JPH09224338A - モータ - Google Patents

モータ

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Publication number
JPH09224338A
JPH09224338A JP8028912A JP2891296A JPH09224338A JP H09224338 A JPH09224338 A JP H09224338A JP 8028912 A JP8028912 A JP 8028912A JP 2891296 A JP2891296 A JP 2891296A JP H09224338 A JPH09224338 A JP H09224338A
Authority
JP
Japan
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rotor
slot
bridge
yoke
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP8028912A
Other languages
English (en)
Inventor
Michiro Sato
道郎 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP8028912A priority Critical patent/JPH09224338A/ja
Publication of JPH09224338A publication Critical patent/JPH09224338A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロータの機械的強度の確保と、漏れ磁束の抑制
との両立を図る。 【解決手段】本発明のモータにおけるロータ５は、所望
の形状のヨーク６と、永久磁石７と、ヨーク６の中心部
に嵌入された回転軸８とで構成されている。ヨーク６の
各磁極６１に対応する位置には、それぞれ細幅でかつ直
線的なスロット６２が形成され、それらの内部には板状
の永久磁石７が埋設されている。ヨーク６の各スロット
６２の両端部には、ブリッジ６３が形成されている。ス
ロット６２の長さは、回転軸８側からロータ５の外周に
向けて徐々に長くなっており、これにより、ブリッジ６
３の厚さが同方向に連続的に減少している。スロット６
２の両端とそれに挿入される永久磁石７の両端との間に
は、それぞれ間隙が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばブラシレス
ＤＣモータのようなモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気スクータ、電気自動車等の内
燃機関を用いない車両の開発が進んでいる。このような
車両の駆動源としてのモータは、小型化、軽量化、高効
率化が求められるが、ブラシレスＤＣモータは、他種の
誘導モータやブラシモータ等と比較してこれらの面で最
も優れており、多く用いられている。
【０００３】このブラシレスＤＣモータは、軟磁性材の
コアにコイルを巻いたもので構成されるステータと、該
ステータと微小な空隙を介して隣接して設置され、通電
時に回転して動力を発生するロータとで構成されてい
る。
【０００４】従来ロータの構造を図６に示す。同図に示
すように、従来のロータ１００は、回転軸１０１と、複
数の磁極１０３を形成するヨーク１０２と、永久磁石１
０６とで構成されている。ヨーク１０２の中心には、回
転軸１０１が嵌入されている。また、ヨークの各磁極１
０３に対応する位置には、細幅のスロット１０４が形成
されており、各スロット１０４内には、板状の永久磁石
１０６が埋設された構造となっている。
【０００５】このようなロータ１００では、ヨーク１０
２のスロット１０４の両端部分に薄肉のブリッジ１０５
が形成されている。従来のブリッジ１０５の形状は、ス
ロット１０４の幅方向にその厚さが一定であったが、薄
肉であるが故に機械的強度が弱く、破損し易いものであ
る。特に、ロータ１００の回転による遠心力は、ブリッ
ジ１０５のロータ回転中心側の部分に集中し、この部分
が破損し易い。
【０００６】また、ロータ１００の組立分解時の作業中
において、ブリッジ１０５は曲げ変形を生じ易く、その
場合、ブリッジ１０５の遠心力に対する強度はさらに低
下する。
【０００７】このようなことから、ブリッジ１０５の機
械的強度を確保すべく、ブリッジ１０５の厚さをある程
度厚くする必要があった。
【０００８】しかしながら、ブリッジ１０５の厚さを厚
くすると、ブリッジ１０５を介しての漏れ磁束が大きく
なり、磁気性能が低下し、ロータ１００のトルクが減少
し、さらにモータの効率低下を招くという問題があっ
た。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ロー
タの機械的強度の確保と、漏れ磁束の抑制との両立を図
ることができるモータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（５）の本発明により達成される。
【００１１】（１） ステータとロータとを有するモー
タであって、前記ロータは、回転軸と、複数の磁極を有
し、各磁極に対応する位置にスロットが形成されたヨー
クと、前記各スロットに挿入された永久磁石とを備えて
なり、前記ヨークは、前記スロットの両端部にブリッジ
を有し、このブリッジの厚さが、前記ロータの回転中心
側から外周へ向けて連続的または段階的に減少している
ことを特徴とするモータ。
【００１２】（２） 前記スロットの長さが、前記ロー
タの回転中心側から外周へ向けて連続的または段階的に
増大している上記（１）に記載のモータ。
【００１３】（３） 前記ブリッジの最小厚さをｔ［m
m］、前記ロータの外径をＤ［mm］としたとき、Ｄ3 ／
ｔ＝０．５×１０5 〜１５×１０5 ［mm2 ］なる関係を
満足する上記（１）または（２）に記載のモータ。
【００１４】（４） 前記スロットの両端とそれに挿入
される永久磁石の両端との間に間隙が形成されている上
記（１）ないし（３）のいずれかに記載のモータ。
【００１５】（５） 前記永久磁石は、希土類磁石であ
る上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のモータ。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明のモータを添付図面
に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明のモータをブラシレスＤＣ
モータに適用した場合の実施例を示す断面側面図、図２
は、図１に示すモータのロータの構造を示す平面図、図
３は、図２に示すロータのブリッジ部分の拡大図であ
る。
【００１８】図１に示すように、本発明のモータ１は、
ステータ（固定子）２とロータ（回転子）５とで構成さ
れている。
【００１９】ステータ２は、所望の形状に打ち抜かれた
珪素鋼板の積層体よりなるコア３と、該コア３に巻線を
施してなるコイル（３相コイル）４とで構成されてい
る。
【００２０】一方、ロータ５は、所望の形状に打ち抜か
れた珪素鋼板（軟磁性材）の積層体よりなるヨーク６
と、ヨーク６に埋設された永久磁石７と、ヨーク６の中
心部に嵌入された回転軸８と、永久磁石７が軸方向から
脱落するのを防ぐためにヨーク６の軸方向両端面にそれ
ぞれ備えられた端板９とで構成されている。
【００２１】図２に示すように、ヨーク６は、４つの磁
極６１を有し、各磁極６１に対応する位置には、それぞ
れ、細幅でかつ直線的なスロット（溝）６２が形成され
ている。そして、各スロット６２内には、板状の永久磁
石７が挿入（埋設）、固定されている。
【００２２】永久磁石７としては、磁気特性に優れたも
のが用いられ、例えば、希土類元素と遷移金属とボロン
とを基本成分とする希土類磁石が好適に使用される。
【００２３】また、永久磁石７の磁気特性は、特に限定
されないが、磁気エネルギー積BH(max) が２MGOe以上の
ものが好ましく、１０MGOe以上のものがより好ましく、
２５MGOe以上のものがさらに好ましい。
【００２４】本発明では、永久磁石７の磁気エネルギー
積が高い場合はもちろんのこと、磁気エネルギー積が比
較的低いものであっても、後述する本発明の効果の発現
により、優れた性能のモータが得られる。
【００２５】このようなモータ１では、図示しない導線
を介してステータ２のコイル４へ通電することにより、
コア３が励磁され、ロータ５にトルクが発生する。この
場合、コイル４への通電は、ロータ５の位置を検出する
ロータ位置センサによる検出信号に基づいて、インバー
タを備えたモータ駆動制御手段（いずれも図示せず）に
より制御される。
【００２６】ヨーク６の各スロット６２の両端部には、
磁極６１部分を支持するブリッジ（連結部）６３が形成
されている。本発明では、このブリッジ６３の形状に特
徴を有している。
【００２７】すなわち、図３に拡大して示すように、ブ
リッジ６３は、その厚さが、ロータ５の回転軸８側の部
分（中心側部分６４）において最も厚く、この中心側部
分６４からロータ５の外周へ向けて連続的に減少し、外
周側部分６５において最も薄くなっている。さらに詳述
すると、スロット６２の回転軸８側の長さが最も短く、
この部分からロータ５の外周へ向けてスロット６２の長
さが連続的に増大し、これにより、ブリッジ６３の厚さ
が、回転軸８側からロータ５の外周へ向けて連続的に減
少している。
【００２８】このような構成とすることにより、ロータ
５の回転による遠心力等の応力が集中し易いブリッジ６
３の中心側部分６４が補強され、十分な機械的強度を確
保できるとともに、薄い外周側部分６５を有することか
ら、漏れ磁束を抑制することができる。
【００２９】ブリッジ６３の厚さ等の寸法は、特に限定
されず、ロータ５の外径、スロット６２の幅等に応じて
適宜決定される。この場合、次のような関係を満足する
のが好ましい。
【００３０】ブリッジ６３の最小厚さ（外周部分６５の
厚さ）をｔ［mm］、ロータ５の外径（直径）をＤ［mm］
としたとき、Ｄ3 ／ｔ＝０．５×１０5 〜１５×１０5
［mm2 ］程度とするのが好ましく、Ｄ3 ／ｔ＝１．３×
１０5 〜６×１０5 ［mm2 ］程度とするのがより好まし
い。この値が大きすぎると、他の条件によっては、ブリ
ッジ６３の強度が不足する場合があり、また、この値が
小さすぎると、磁束の漏れを抑制する効果が減少するこ
とがある。
【００３１】また、スロット６２の両端とそれに挿入さ
れる永久磁石７の両端との間には、それぞれ、間隙１０
が形成されている。このような間隙１０を設けた場合に
は、ブリッジ６３と永久磁石７の端部との距離が離れる
ので、漏れ磁束を抑制する効果がより一層高まる。
【００３２】この間隙１０は、空隙であっても、樹脂等
の非磁性絶縁体が充填されていてもよい。
【００３３】なお、前述したように、中心側部分６４と
外周側部分６５の位置におけるスロット６２の長さを変
えた場合には、このような間隙１０を形成し易い。
【００３４】また、この場合、永久磁石７の端部の角を
面取りすることなく、スロット６２の隅部６９の曲率半
径（Ｒ）を比較的大きく取ることができる。そのため、
隅部６９への応力集中を避け、ブリッジ６３の機械的強
度をより一層高めることができる。
【００３５】なお、本発明において、永久磁石７は、そ
の端部の角に面取りを施したものを用いても良いこと
は、言うまでもない。
【００３６】図４は、本発明のモータにおけるロータの
他の構成例を示す平面図、図５は、図４に示すロータの
ブリッジ部分の拡大図である。
【００３７】これらの図に示すロータ５は、ヨーク６に
おけるブリッジ６６の形状が異なる以外は、前記図２に
示すロータと同様である。
【００３８】図５に拡大して示すように、ブリッジ６６
は、その厚さが段階的に変化している。すなわち、ブリ
ッジ６６は、ロータ５の回転軸８側の厚さが厚い第１の
部分６７と、この部分よりロータ外周側にあり、厚さが
より薄い第２の部分６８とを有している。この場合も前
記と同様に、スロット６２の長さがロータ５の半径方向
に沿って変化している。すなわち、スロット６２の回転
軸８側の長さが、スロット６２のロータ外周側の長さに
比べて短くなっており、これにより、ブリッジ６３の厚
さが、回転軸８側からロータ５の外周へ向けて段階的に
減少している。
【００３９】このような構成とすることにより、前記と
同様、ブリッジ６６は、十分な機械的強度が確保され、
かつ、漏れ磁束を抑制することができる。
【００４０】また、図４および図５に示すロータの場合
も、スロット６２の両端とそれに挿入される永久磁石７
の両端との間には、それぞれ、間隙１０が形成されてい
る。これにより、前記と同様、漏れ磁束を抑制する効果
がより一層高まる。
【００４１】そして、前記と同様、スロット６２の隅部
６９を湾曲させることができ、ブリッジ６６の機械的強
度をより一層高めることができる。
【００４２】なお、図示の構成では、第１の部分６７と
第２の部分６８のそれぞれの位置に間隙１０が形成され
ている（第１の部分６７における間隙が第２の部分６８
における間隙より小さい）が、第２の部分６８の位置に
のみ間隙１０が形成されていてもよい。
【００４３】以上、本発明のモータを図示の各実施例に
基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるもの
ではない。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のモータによ
れば、ロータのブリッジの機械的強度を高めるととも
に、漏れ磁束を抑制し、モータの性能を向上することが
できる。
【００４５】特に、スロットの両端とそれに挿入される
永久磁石の両端との間に間隙が形成されている場合に
は、漏れ磁束を抑制する効果がより一層高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータをブラシレスＤＣモータに適用
した場合の実施例を示す断面側面図である。
【図２】図１に示すモータのロータの構造を示す平面図
である。
【図３】図２に示すロータのブリッジ部分の拡大図であ
る。
【図４】本発明のモータにおけるロータの他の構成例を
示す平面図である。
【図５】図４に示すロータのブリッジ部分の拡大図であ
る。
【図６】従来のロータの構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１ モータ ２ ステータ ３ コア ４ コイル ５ ロータ ６ ヨーク ６１ 磁極 ６２ スロット ６３ ブリッジ ６４ 中心側部分 ６５ 外周側部分 ６６ ブリッジ ６７ 第１の部分 ６８ 第２の部分 ６９ 隅部 ７ 永久磁石 ８ 回転軸 ９ 端板 １０ 間隙 １００ ロータ １０１ 回転軸 １０２ ヨーク １０３ 磁極 １０４ スロット １０５ ブリッジ １０６ 永久磁石

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステータとロータとを有するモータであ
    って、 前記ロータは、回転軸と、複数の磁極を有し、各磁極に
    対応する位置にスロットが形成されたヨークと、前記各
    スロットに挿入された永久磁石とを備えてなり、 前記ヨークは、前記スロットの両端部にブリッジを有
    し、このブリッジの厚さが、前記ロータの回転中心側か
    ら外周へ向けて連続的または段階的に減少していること
    を特徴とするモータ。
  2. 【請求項２】 前記スロットの長さが、前記ロータの回
    転中心側から外周へ向けて連続的または段階的に増大し
    ている請求項１に記載のモータ。
  3. 【請求項３】 前記ブリッジの最小厚さをｔ［mm］、前
    記ロータの外径をＤ［mm］としたとき、Ｄ3 ／ｔ＝０．
    ５×１０5 〜１５×１０5 ［mm2 ］なる関係を満足する
    請求項１または２に記載のモータ。
  4. 【請求項４】 前記スロットの両端とそれに挿入される
    永久磁石の両端との間に間隙が形成されている請求項１
    ないし３のいずれかに記載のモータ。
  5. 【請求項５】 前記永久磁石は、希土類磁石である請求
    項１ないし４のいずれかに記載のモータ。
JP8028912A 1996-02-16 1996-02-16 モータ Pending JPH09224338A (ja)

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