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JP4318959B2 - Permanent magnet rotor and brushless motor - Google Patents

Permanent magnet rotor and brushless motor Download PDF

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JP4318959B2
JP4318959B2 JP2003143406A JP2003143406A JP4318959B2 JP 4318959 B2 JP4318959 B2 JP 4318959B2 JP 2003143406 A JP2003143406 A JP 2003143406A JP 2003143406 A JP2003143406 A JP 2003143406A JP 4318959 B2 JP4318959 B2 JP 4318959B2
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rotor core
permanent magnet
magnet
core
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健広 今村
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロータ鉄心に永久磁石を設けた永久磁石式回転子およびこれを備えるブラシレスモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
モータに使用される回転子として、ロータ鉄心に複数配置した磁石取付部に永久磁石を設けた永久磁石式回転子が知られている。この永久磁石式回転子には、磁石間に突極があるタイプ(例えば、特許文献1参照)と、磁石間に突極がないタイプ(例えば、特許文献2参照)がある。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−76146号公報
【特許文献2】
特開平10−285849号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記両タイプの永久磁石式回転子およびこれを備えるブラシレスモータには、それぞれにメリット、デメリットがある。
突極があるタイプの永久磁石式回転子およびこれを備えるブラシレスモータには、(1)リラクタンストルクが比較的大きい、(2)ステータからの磁束が突極を通って、磁石よりも径方向内側のヨーク部にも磁束が通り易いので磁束飽和しづらくなりセンサレス位置検出の精度がよい、というメリットがある反面、磁石発熱が大きく、減磁に弱いというデメリットがある。ここで、センサレス位置検出とは、ステータの巻線に位置検出用の高周波電圧を印加したときのモータ電流により回転子の位置を検出することをいう。
【0005】
一方、突極がなく凹部を有するタイプの永久磁石式回転子およびこれを備えるブラシレスモータには、磁石発熱が小さく、減磁に強いというメリットがある反面、(1)リラクタンストルクが比較的小さい、(2)突極がないためステータからの磁束が磁石よりも径方向外側のヨーク部に通りづらいので磁束飽和し易く、センサレス位置検出の精度が悪い、(3)磁石の周方向両側のヨーク部の肉厚が薄くなるので、高回転での遠心力に対する強度が弱い、というデメリットがある。
そこで、この発明は、前記両タイプのメリットを併せ持ち、デメリットをなくした永久磁石式回転子とブラシレスモータを提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、ロータ鉄心(例えば、後述する実施の形態におけるロータヨーク40)の外周部または内周部に設けられた複数の磁石取付部(例えば、後述する実施の形態における磁石挿入孔43、磁石収容凹部71)にそれぞれ永久磁石片(例えば、後述する実施の形態における永久磁石片60)を固定してなる永久磁石式回転子(例えば、後述する実施の形態におけるロータ20)において、前記ロータ鉄心は、互いに隣り合う前記永久磁石片の間に突極(例えば、後述する実施の形態における突極46,72)を有する電磁鋼板(例えば、後述する実施の形態における電磁鋼板47A,73A)を多数積層してなる第1ロータ鉄心(例えば、後述する実施の形態における第1ロータ鉄心44,44)と、互いに隣り合う前記永久磁石片の間に凹部(例えば、後述する実施の形態における凹部48,74)を有する電磁鋼板(例えば、後述する実施の形態における電磁鋼板47B,73B)を多数積層してなる第2ロータ鉄心(例えば、後述する実施の形態における第2ロータ鉄心45)とを備え、軸方向中央部に前記第2ロータ鉄心を配置し、軸方向両端部に前記第1ロータ鉄心を配置してなり、前記永久磁石片を前記第1ロータ鉄心および第2ロータ鉄心に貫通して設けたことを特徴とする。
このように構成することにより、突極を有する第1ロータ鉄心を備えることにより、リラクタンストルクが大きくなり、遠心力に対する強度も大きくでき、また、凹部を有する第2ロータ鉄心を備えることにより、磁石発熱を小さくすることができ、減磁し難くすることができる。
【0007】
特に、最も磁石発熱をし易い軸方向中央部に凹部を有する第2ロータ鉄心を配置しているので、磁石発熱を抑制することができ、減磁し難くすることができる。
【0008】
請求項に係る発明は、ロータ鉄心(例えば、後述する実施の形態におけるロータヨーク40)の外周部または内周部に設けられた複数の磁石取付部(例えば、後述する実施の形態における磁石挿入孔43、磁石収容凹部71)にそれぞれ永久磁石片(例えば、後述する実施の形態における永久磁石片60)を固定してなる永久磁石式回転子(例えば、後述する実施の形態におけるロータ20)を備え、前記回転子と対向配置されるステータ(例えば、後述する実施の形態におけるステータ10)の巻線(例えば、後述する実施の形態における巻線12)に位置検出用の高周波電圧を印加したときのモータ電流により前記回転子の位置を検出可能なブラシレスモータ(例えば、後述する実施の形態におけるブラシレスモータ1)において、前記回転子の前記ロータ鉄心は、互いに隣り合う前記永久磁石片の間に突極(例えば、後述する実施の形態における突極46,72)を有する電磁鋼板(例えば、後述する実施の形態における電磁鋼板47A,73A)を多数積層してなる第1ロータ鉄心(例えば、後述する実施の形態における第1ロータ鉄心44,44)と、互いに隣り合う前記永久磁石片の間に凹部(例えば、後述する実施の形態における凹部48,74)を有する電磁鋼板(例えば、後述する実施の形態における電磁鋼板47B,73B)を多数積層してなる第2ロータ鉄心(例えば、後述する実施の形態における第2ロータ鉄心45)とを備え、軸方向中央部に前記第2ロータ鉄心を配置し、軸方向両端部に前記第1ロータ鉄心を配置してなり、前記永久磁石片を前記第1ロータ鉄心および第2ロータ鉄心に貫通して設けたことを特徴とする。
このように構成することにより、回転子が突極を有する第1ロータ鉄心を備えることにより、リラクタンストルクが大きくなり、センサレスでロータの位置検出を行う際に磁束飽和しづらくなってロータ位置検出の精度が高くなり、遠心力に対する強度も大きくでき、また、回転子が凹部を有する第2ロータ鉄心を備えることにより、磁石発熱を小さくすることができ、減磁し難くすることができる。
【0009】
特に、最も磁石発熱をし易い軸方向中央部に凹部を有する第2ロータ鉄心を配置しているので、磁石発熱を抑制することができ、減磁し難くすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る永久磁石式回転子およびこれを備えたブラシレスモータの実施の形態を図1から図10の図面を参照して説明する。
図1に示すように、ブラシレスモータ1は、ケーシング2に固定されたステータ10と、ケーシング2に回転可能に支持されたロータ(永久磁石式回転子)20を備えている。ステータ10とロータ20は同心上に配置されていて、径方向に対向配置されている。
ステータ10は略円筒状をなし、複数のティース鉄心11が径方向内側に突出して設けられ、各ティース鉄心11に巻線12が巻き付けられて構成されている。
このブラシレスモータ1は、ステータ10の巻線12に位置検出用の高周波電圧を印加したときのモータ電流によりロータ20の位置を検出することができ、所謂センサレス位置検出が可能にされている。このセンサレス位置検出方法については周知技術であるので詳細説明は省略する。
【0011】
図2および図3に示すように、ロータ20は、ロータシャフト30と、ロータヨーク(ロータ鉄心)40と、一対の端面板50A,50Bと、複数の永久磁極片60とから構成されている。
ロータシャフト30は中空ドラム状をなし鋳造または鍛造により一体に成形されており、外周面31の軸方向の一端側には径方向外方に延出する延出部32が設けられ、また、外周面31には周方向等間隔に三本の溝33が軸方向に沿って形成されている。
【0012】
端面板50A,50Bは円環状をなし、その中央に形成された孔51は、ロータシャフト30の外周面31に圧入する為に、外周面31の外径より若干小さい内径にされている。なお、端面板50A,50Bは例えばオーステナイト系ステンレス鋼SUS304などの非磁性体で構成されている。
【0013】
ロータヨーク40は、電磁鋼板を多数積層して構成され、円環状をなしている。ロータヨーク40の中央には、ロータシャフト30が挿入される貫通孔41が設けられており、その内周面には周方向等間隔に三つの突起42が軸方向に沿って設けられている。
ロータヨーク40の外周部には永久磁石60が挿入される複数の磁石挿入孔(磁石取付部)43が周方向等間隔に配置されて設けられており、各磁石挿入孔43はロータヨーク40を軸方向に貫通している。
【0014】
ロータヨーク40は軸方向に三つの領域に分けられており、図4に示すように、軸方向の両端部が第1ロータ鉄心44,44とされ、軸方向の中央部が第2ロータ鉄心45とされている。つまり、ロータヨーク40は、第1ロータ鉄心44と第2ロータ鉄心45が軸方向に交互に配置されて構成されている。第1ロータ鉄心44,44は、図5に示すように、互いに隣り合う磁石挿入孔43,43の間に介在して連結するように、あるいは、突出するようにして設けられる突極46を有する電磁鋼板47Aを多数積層して構成されている。一方、第2ロータ鉄心45は、図6に示すように、互いに隣り合う磁石挿入孔43,43の間に凹部48が形成された電磁鋼板47Bを多数積層して構成されている。すなわち、第2ロータ鉄心45は互いに隣り合う磁石挿入孔43,43の間に突極を有していない。なお、第1ロータ鉄心44,44と第2ロータ鉄心45の相違点は突極46の有無だけである。この電磁鋼板47Bを積層する際には凹部48が周方向同じ位置に重なるようにする。
【0015】
このロータ20は例えば次のようにして組み立てられたものである。
まず、端面板50Aをロータシャフト30の他端面34側からロータシャフト30の外周面31に圧入して嵌め込む。
次に、第1ロータ鉄心44と第2ロータ鉄心45を交互に配置してなるロータヨーク40を、ロータシャフト30の他端面34側からロータシャフト30の外周面31に圧入して嵌め込む。その際、ロータヨーク40の突起42をロータシャフト30の外周面31の溝33に係合させながら圧入する。
続いて、ロータヨーク40の各磁石挿入孔43にそれぞれ永久磁極片60を一つずつ挿入し、その後、端面板50Bをロータシャフト30の他端面34側からロータシャフト30の外周面31に圧入して嵌め込む。
以上のように組み立てることにより、ロータシャフト30と、ロータヨーク40と永久磁極片60と端面板50A,50Bが一体化され、図2に示すようなロータ20が完成する。このように組み立てられたロータ20では、各磁石挿入孔43の両端開口が端面板50A,50Bによって塞がれ、永久磁極片60がロータヨーク40から離脱するのが阻止される。
【0016】
このように構成されたブラシレスモータ1によれば、ロータ20が、突極46を有する第1ロータ鉄心44を備えているので、突極がない場合に比べてリラクタンストルクを大きくできる。
また、図7に示すように、突極46を有する第1ロータ鉄心44においては、ステータ10からの磁束G1が永久磁石片60よりも径方向内側のヨーク部49にも通ることができるので磁束飽和しづらく、したがって、ロータ20のセンサレス位置検出の精度が極めて高い。
さらに、突極46を有する第1ロータ鉄心44はヨーク部49の肉厚が厚いので、第1ロータ鉄心44を備えたロータ20は遠心力に対する機械的強度が高い。
【0017】
また、ロータの磁石発熱については一般に、軸方向の両端部は磁石発熱が比較的に小さく、軸方向の中央部で磁石発熱が比較的に大きいことが、実験的および経験的に知られているが、このブラシレスモータ1のロータ20では、軸方向の中央部を、凹部48を有する第2ロータ鉄心45で構成しているので、該中央部の磁石発熱を小さくすることができ、その結果、ロータ20全体としても磁石発熱を抑制することができて、減磁し難くすることができる。
すなわち、このロータ20およびブラシレスモータ1においては、リラクタンストルクを有効に使うことができ、且つ、ロータ20のセンサレス位置検出精度を高くでき、しかも、磁石発熱を抑制できて減磁し難くすることができ、且つ、機械的強度を高くすることができる。
【0018】
なお、第1ロータ鉄心44,44と第2ロータ鉄心45の比率は使用目的に応じて適宜設定することができる。
例えば、磁石発熱が比較的に大きいブラシレスモータ1では第2ロータ鉄心45の比率を大きくし、磁石発熱が比較的に小さいブラシレスモータ1では第1ロータ鉄心44,44の比率を大きくする。
また、前述した実施の形態では、二つの第1ロータ鉄心44,44の間に一つの第2ロータ鉄心45を配置したが、第1ロータ鉄心44と第2ロータ鉄心45が軸方向に交互に配置されていれば各鉄心の数に限定はない。
【0019】
なお、前述した実施の形態では、ロータ鉄心に永久磁石を埋め込んだ永久磁石式回転子について説明しているが、図8〜図10に示すように、ロータ鉄心の外周面に磁石を固定する永久磁石式回転子に適用することもできる。
図8〜図10に示されるロータ20について簡単に説明すると、ロータヨーク40の外周面には、磁石挿入孔43の代わりとなる磁石収容凹部(磁石取付部)71が設けられており、第1ロータ鉄心44,44は、図9に示すように、互いに隣り合う磁石収容凹部71,71の間に突極72を有する電磁鋼板73Aを多数積層して構成され、第2ロータ鉄心45は、図10に示すように、互いに隣り合う磁石収容凹部71,71の間に凹部74を有する電磁鋼板73Bを多数積層して構成されている。なお、第2ロータ鉄心45を構成する電磁鋼板73Bには、磁石収容凹部71と凹部74との間に磁石係止部75が設けられており、磁石60は、第1ロータ鉄心44の突極72および第2ロータ鉄心45の磁石係止部75に係止されて、径方向外方への離脱が阻止されている。その他の構成については前述した実施の形態(図1〜図7)のものと同じであるので同一態様部分に同一符号を付して説明を省略する。
この発明において、磁石取付部は、図2〜図6に示す磁石挿入孔43だけでなく図8〜図10に示す磁石収容凹部71を含んでいる。
また、前述した実施の形態では、ロータ鉄心の外周部に永久磁石を固定するインナーロータを示しているが、ロータ鉄心の内周部に永久磁石を固定するアウターロータにこの発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項1に係る発明によれば、突極を有する第1ロータ鉄心を備えることにより、リラクタンストルクが大きくなり、遠心力に対する強度も大きくでき、また、凹部を有する第2ロータ鉄心を備えることにより、磁石発熱を小さくすることができ、減磁し難くすることができる。
特に、最も磁石発熱をし易い軸方向中央部に凹部を有する第2ロータ鉄心を配置しているので、磁石発熱を抑制することができ、減磁し難くすることができる。
【0021】
請求項に係る発明によれば、回転子が突極を有する第1ロータ鉄心を備えることにより、リラクタンストルクが大きくなり、センサレスでロータの位置検出を行う際に磁束飽和しづらくなってロータ位置検出の精度が高くなり、遠心力に対する強度も大きくでき、また、回転子が凹部を有する第2ロータ鉄心を備えることにより、磁石発熱を小さくすることができ、減磁し難くすることができる。
特に、回転子のロータ鉄心において最も磁石発熱をし易い軸方向中央部に凹部を有する第2ロータ鉄心を配置しているので、磁石発熱を抑制することができ、減磁し難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るブラシレスモータの第1の実施の形態における概略断面図である。
【図2】 前記第1の実施の形態におけるブラシレスモータの一部を構成するロータの外観斜視図である。
【図3】 前記第1の実施の形態におけるロータの分解斜視図である。
【図4】 前記第1の実施の形態におけるロータの要部を拡大して示す斜視図である。
【図5】 前記第1の実施の形態におけるロータの第1ロータ鉄心を構成する電磁鋼板の一部を示す正面図である。
【図6】 前記第1の実施の形態におけるロータの第2ロータ鉄心を構成する電磁鋼板の一部を示す正面図である。
【図7】 前記第1ロータ鉄心において磁束が通る部分を説明する図である。
【図8】 この発明に係るブラシレスモータの第2の実施の形態におけるロータの分解斜視図である。
【図9】 前記第2の実施の形態におけるロータの第1ロータ鉄心の部分正面図である。
【図10】 前記第2の実施の形態におけるロータの第2ロータ鉄心の部分正面図である。
【符号の説明】
1 ブラシレスモータ
10 ステータ
20 ロータ(永久磁石式回転子)
40 ロータヨーク(ロータ鉄心)
43 磁石挿入孔(磁石取付部)
44 第1ロータ鉄心
45 第2ロータ鉄心
46 突極
48 凹部
60 永久磁石片
71 磁石収容凹部(磁石取付部)
72 突極
74 凹部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a permanent magnet type rotor in which a permanent magnet is provided on a rotor core and a brushless motor including the same.
[0002]
[Prior art]
As a rotor used in a motor, a permanent magnet type rotor in which a permanent magnet is provided on a plurality of magnet mounting portions arranged on a rotor iron core is known. This permanent magnet type rotor includes a type having salient poles between magnets (for example, see Patent Document 1) and a type having no salient poles between magnets (for example, see Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-76146 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-285849
[Problems to be solved by the invention]
Both types of permanent magnet rotors and brushless motors having the same have advantages and disadvantages.
A permanent magnet type rotor having a salient pole and a brushless motor including the same are: (1) Reluctance torque is relatively large; (2) Magnetic flux from the stator passes through the salient pole and is radially inward of the magnet However, there is a demerit that the heat generation of the magnet is large and the magnet is weak against demagnetization. Here, the sensorless position detection means that the position of the rotor is detected by a motor current when a high frequency voltage for position detection is applied to the winding of the stator.
[0005]
On the other hand, the permanent magnet rotor of the type having no salient pole and having a recess and the brushless motor provided with the same have the advantages of small magnet heat generation and strong demagnetization, but (1) reluctance torque is relatively small. (2) Since there is no salient pole, the magnetic flux from the stator does not pass through the yoke portion radially outside the magnet, so the magnetic flux is easily saturated and the accuracy of sensorless position detection is poor. (3) The yoke portions on both sides in the circumferential direction of the magnet Since the wall thickness of the tube becomes thin, there is a demerit that the strength against centrifugal force at high rotation is weak.
Accordingly, the present invention provides a permanent magnet rotor and a brushless motor that have the advantages of both types and eliminate the disadvantages.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is directed to a plurality of magnet mounting portions (for example, described later) provided on an outer peripheral portion or an inner peripheral portion of a rotor iron core (for example, a rotor yoke 40 in an embodiment described later). Permanent magnet rotors (for example, later-described implementations) in which permanent magnet pieces (for example, permanent magnet segments 60 in the later-described embodiments) are respectively fixed to the magnet insertion holes 43 and the magnet accommodating recesses 71 in the embodiments to be performed. In the rotor 20), the rotor iron core is a magnetic steel sheet (for example, implementation described later ) having salient poles (for example, salient poles 46 and 72 in embodiments described later) between the permanent magnet pieces adjacent to each other. first rotor core formed by laminating electromagnetic steel plates 47A, a 73A) number in the form (for example, the first rotor core in the embodiment described below 44 If, recesses (e.g., recesses 48 and 74 in the embodiment described below) between the permanent magnet pieces adjacent electromagnetic steel sheet having a (e.g., electromagnetic steel plates 47B in the embodiment described below, 73B) are stacked a large number of comprising Te second rotor core (e.g., the second rotor core 45 in the embodiment described below) and a, the second rotor core arranged axially central portion, said first rotor core in the axial ends The permanent magnet piece is provided so as to penetrate through the first rotor core and the second rotor core .
By comprising in this way, by providing the 1st rotor core which has a salient pole, reluctance torque becomes large, the intensity | strength with respect to a centrifugal force can also be enlarged, and a magnet is provided by providing the 2nd rotor core which has a recessed part. Heat generation can be reduced and demagnetization can be made difficult.
[0007]
In particular, since the second rotor core having the concave portion is arranged in the central portion in the axial direction where the magnet can generate heat most easily, the heat generation of the magnet can be suppressed and the demagnetization can be made difficult.
[0008]
The invention according to claim 2 is a plurality of magnet mounting portions (for example, magnet insertion holes in the embodiments described later) provided in the outer peripheral portion or the inner peripheral portion of the rotor iron core (for example, the rotor yoke 40 in the embodiments described later). 43, a magnet housing recess 71), each of which includes a permanent magnet rotor (for example, the rotor 20 in the embodiment described later) formed by fixing a permanent magnet piece (for example, the permanent magnet piece 60 in the embodiment described later). When a high frequency voltage for position detection is applied to a winding (for example, a winding 12 in an embodiment described later) of a stator (for example, a stator 10 in an embodiment described later) disposed opposite to the rotor In a brushless motor (for example, a brushless motor 1 in an embodiment described later) capable of detecting the position of the rotor by a motor current, It said rotor iron core of the rotor, the electromagnetic steel sheets in the embodiment of an electromagnetic steel plate (e.g., to be described later with salient poles between the permanent magnet pieces which are adjacent to each other (e.g., the salient pole 46, 72 in the embodiment described below) 47A, 73A) are laminated between a plurality of first rotor cores (for example, first rotor cores 44, 44 in the embodiments described later) and the permanent magnet pieces adjacent to each other (for example, implementation described later). The second rotor core (for example, the second rotor core in the embodiment described later ) formed by laminating a large number of electromagnetic steel sheets (for example, the electromagnetic steel plates 47B, 73B in the embodiment described later ) having the recesses 48, 74 in the embodiment of FIG. 45) and provided with a second rotor core arranged axially central portion, it is arranged the first rotor core in the axial direction both end portions, the said permanent magnet piece Characterized in that provided through the first rotor core and a second rotor core.
With this configuration, the rotor includes the first rotor iron core having salient poles, so that the reluctance torque increases, and when detecting the rotor position without a sensor, it is difficult to saturate the magnetic flux, thereby detecting the rotor position. The accuracy can be increased, the strength against centrifugal force can be increased, and the rotor can be provided with a second rotor iron core having a recess, whereby the heat generated by the magnet can be reduced and demagnetization can be made difficult.
[0009]
In particular, since the second rotor core having the concave portion is arranged in the central portion in the axial direction where the magnet can generate heat most easily, the heat generation of the magnet can be suppressed and the demagnetization can be made difficult.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a permanent magnet rotor and a brushless motor having the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.
As shown in FIG. 1, the brushless motor 1 includes a stator 10 fixed to a casing 2 and a rotor (permanent magnet rotor) 20 that is rotatably supported by the casing 2. The stator 10 and the rotor 20 are disposed concentrically and are opposed to each other in the radial direction.
The stator 10 has a substantially cylindrical shape, and a plurality of teeth cores 11 are provided so as to protrude radially inward, and windings 12 are wound around the teeth cores 11.
This brushless motor 1 can detect the position of the rotor 20 based on the motor current when a high frequency voltage for position detection is applied to the winding 12 of the stator 10, and so-called sensorless position detection is possible. Since this sensorless position detection method is a well-known technique, a detailed description thereof will be omitted.
[0011]
As shown in FIGS. 2 and 3, the rotor 20 includes a rotor shaft 30, a rotor yoke (rotor core) 40, a pair of end face plates 50 </ b> A and 50 </ b> B, and a plurality of permanent magnetic pole pieces 60.
The rotor shaft 30 is formed in a hollow drum shape and is integrally formed by casting or forging, and an extending portion 32 extending radially outward is provided on one end side in the axial direction of the outer peripheral surface 31. Three grooves 33 are formed in the surface 31 along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction.
[0012]
The end face plates 50 </ b> A and 50 </ b> B have an annular shape, and a hole 51 formed in the center thereof has an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the outer peripheral face 31 in order to press fit into the outer peripheral face 31 of the rotor shaft 30. The end face plates 50A and 50B are made of a nonmagnetic material such as austenitic stainless steel SUS304.
[0013]
The rotor yoke 40 is formed by laminating a large number of electromagnetic steel plates and has an annular shape. A through hole 41 into which the rotor shaft 30 is inserted is provided in the center of the rotor yoke 40, and three protrusions 42 are provided along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface thereof.
A plurality of magnet insertion holes (magnet mounting portions) 43 into which the permanent magnets 60 are inserted are provided on the outer peripheral portion of the rotor yoke 40 at equal intervals in the circumferential direction, and each magnet insertion hole 43 extends in the axial direction of the rotor yoke 40. Has penetrated.
[0014]
The rotor yoke 40 is divided into three regions in the axial direction. As shown in FIG. 4, both end portions in the axial direction are the first rotor cores 44 and 44, and the central portion in the axial direction is the second rotor core 45. Has been. That is, the rotor yoke 40 is configured by alternately arranging the first rotor core 44 and the second rotor core 45 in the axial direction. As shown in FIG. 5, the first rotor cores 44, 44 have salient poles 46 provided so as to be interposed between and connected to the magnet insertion holes 43, 43 that are adjacent to each other, or to protrude. A large number of electromagnetic steel sheets 47A are laminated. On the other hand, as shown in FIG. 6, the second rotor core 45 is configured by laminating a number of electromagnetic steel plates 47 </ b> B each having a recess 48 formed between the magnet insertion holes 43, 43 adjacent to each other. That is, the second rotor core 45 has no salient poles between the magnet insertion holes 43 and 43 adjacent to each other. The only difference between the first rotor cores 44 and 44 and the second rotor core 45 is the presence or absence of salient poles 46. When laminating the electromagnetic steel sheets 47B, the recesses 48 are overlapped at the same position in the circumferential direction.
[0015]
The rotor 20 is assembled as follows, for example.
First, the end face plate 50 </ b> A is press-fitted and fitted into the outer peripheral surface 31 of the rotor shaft 30 from the other end face 34 side of the rotor shaft 30.
Next, the rotor yoke 40 formed by alternately arranging the first rotor core 44 and the second rotor core 45 is press-fitted into the outer peripheral surface 31 of the rotor shaft 30 from the other end surface 34 side of the rotor shaft 30 and fitted. At that time, the protrusion 42 of the rotor yoke 40 is press-fitted while being engaged with the groove 33 of the outer peripheral surface 31 of the rotor shaft 30.
Subsequently, one permanent magnetic pole piece 60 is inserted into each magnet insertion hole 43 of the rotor yoke 40, and then the end face plate 50B is press-fitted into the outer peripheral face 31 of the rotor shaft 30 from the other end face 34 side of the rotor shaft 30. Fit.
By assembling as described above, the rotor shaft 30, the rotor yoke 40, the permanent magnetic pole piece 60, and the end face plates 50A and 50B are integrated, and the rotor 20 as shown in FIG. 2 is completed. In the rotor 20 assembled in this way, both end openings of each magnet insertion hole 43 are blocked by the end face plates 50A and 50B, and the permanent magnetic pole piece 60 is prevented from being detached from the rotor yoke 40.
[0016]
According to the brushless motor 1 configured as described above, since the rotor 20 includes the first rotor core 44 having the salient poles 46, the reluctance torque can be increased as compared with the case where there is no salient pole.
Further, as shown in FIG. 7, in the first rotor core 44 having the salient poles 46, the magnetic flux G <b> 1 from the stator 10 can pass through the yoke portion 49 radially inward from the permanent magnet piece 60. It is difficult to saturate, and therefore the accuracy of sensorless position detection of the rotor 20 is extremely high.
Furthermore, since the first rotor iron core 44 having the salient poles 46 has a thick yoke portion 49, the rotor 20 including the first rotor iron core 44 has high mechanical strength against centrifugal force.
[0017]
Also, with regard to the magnet heat generation of the rotor, it is generally known experimentally and empirically that the magnet heat generation is relatively small at both ends in the axial direction and the magnet heat generation is relatively large at the central portion in the axial direction. However, in the rotor 20 of the brushless motor 1, the central portion in the axial direction is constituted by the second rotor core 45 having the recess 48, so that the heat generation of the magnet in the central portion can be reduced. The rotor 20 as a whole can suppress the heat generation of the magnet and can make it difficult to demagnetize.
That is, in the rotor 20 and the brushless motor 1, the reluctance torque can be used effectively, the sensorless position detection accuracy of the rotor 20 can be increased, and the heat generation of the magnet can be suppressed to make it difficult to demagnetize. And mechanical strength can be increased.
[0018]
In addition, the ratio of the 1st rotor iron cores 44 and 44 and the 2nd rotor iron core 45 can be suitably set according to the intended purpose.
For example, in the brushless motor 1 with relatively large magnet heat generation, the ratio of the second rotor core 45 is increased, and in the brushless motor 1 with relatively small magnet heat generation, the ratio of the first rotor cores 44 and 44 is increased.
In the above-described embodiment, one second rotor core 45 is disposed between the two first rotor cores 44, 44. However, the first rotor core 44 and the second rotor core 45 are alternately arranged in the axial direction. There is no limit to the number of iron cores as long as they are arranged.
[0019]
In the above-described embodiment, the permanent magnet rotor in which the permanent magnet is embedded in the rotor iron core is described. However, as shown in FIGS. 8 to 10, the permanent magnet is fixed to the outer peripheral surface of the rotor iron core. It can also be applied to a magnet rotor.
The rotor 20 shown in FIGS. 8 to 10 will be briefly described. On the outer circumferential surface of the rotor yoke 40, a magnet receiving recess (magnet mounting portion) 71 is provided instead of the magnet insertion hole 43, and the first rotor is provided. As shown in FIG. 9, the iron cores 44, 44 are configured by laminating a number of electromagnetic steel plates 73 </ b> A having salient poles 72 between the magnet receiving recesses 71, 71 adjacent to each other. As shown in FIG. 2, a large number of electromagnetic steel plates 73B each having a recess 74 between adjacent magnet housing recesses 71 and 71 are laminated. The electromagnetic steel plate 73B constituting the second rotor core 45 is provided with a magnet locking portion 75 between the magnet housing recess 71 and the recess 74, and the magnet 60 is a salient pole of the first rotor core 44. 72 and the second rotor iron core 45 are latched by the magnet latching portions 75 to prevent the detachment outward in the radial direction. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment (FIGS. 1 to 7), the same reference numerals are given to the same mode portions and the description thereof is omitted.
In the present invention, the magnet mounting portion includes not only the magnet insertion hole 43 shown in FIGS. 2 to 6 but also a magnet housing recess 71 shown in FIGS. 8 to 10.
In the above-described embodiment, the inner rotor that fixes the permanent magnet to the outer peripheral portion of the rotor core is shown. However, the present invention may be applied to the outer rotor that fixes the permanent magnet to the inner peripheral portion of the rotor core. Similar effects can be obtained.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, by providing the first rotor core having salient poles, the reluctance torque can be increased, the strength against centrifugal force can be increased, and the second portion having a recess. By providing the rotor core, the heat generation of the magnet can be reduced, and demagnetization can be made difficult.
In particular, since the second rotor core having the concave portion is arranged in the central portion in the axial direction where the magnet can generate heat most easily, the heat generation of the magnet can be suppressed and the demagnetization can be made difficult.
[0021]
According to the second aspect of the present invention, since the rotor includes the first rotor iron core having the salient poles, the reluctance torque is increased, and the magnetic flux is not easily saturated when detecting the position of the rotor without the sensor. The accuracy of detection can be increased, the strength against centrifugal force can be increased, and the rotor can be provided with a second rotor core having a recess, so that the heat generated by the magnet can be reduced and the demagnetization can be made difficult.
In particular, since the second rotor core having the concave portion is arranged in the central portion in the axial direction that is most likely to generate heat in the rotor core of the rotor, the heat generation of the magnet can be suppressed and demagnetization can be made difficult. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a brushless motor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external perspective view of a rotor that constitutes a part of the brushless motor according to the first embodiment.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the rotor according to the first embodiment.
FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a main part of the rotor according to the first embodiment.
FIG. 5 is a front view showing a part of the electromagnetic steel sheet constituting the first rotor iron core of the rotor in the first embodiment.
FIG. 6 is a front view showing a part of the electromagnetic steel sheet constituting the second rotor iron core of the rotor in the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a portion through which magnetic flux passes in the first rotor core.
FIG. 8 is an exploded perspective view of a rotor in a second embodiment of a brushless motor according to the present invention.
FIG. 9 is a partial front view of the first rotor core of the rotor according to the second embodiment.
FIG. 10 is a partial front view of a second rotor iron core of the rotor according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Brushless motor 10 Stator 20 Rotor (permanent magnet rotor)
40 Rotor yoke (rotor core)
43 Magnet insertion hole (Magnet mounting part)
44 1st rotor core 45 2nd rotor core 46 Salient pole 48 Recessed part 60 Permanent magnet piece 71 Magnet accommodation recessed part (magnet mounting part)
72 Salient pole 74 Recess

Claims (2)

ロータ鉄心の外周部または内周部に設けられた複数の磁石取付部にそれぞれ永久磁石片を固定してなる永久磁石式回転子において、
前記ロータ鉄心は、互いに隣り合う前記永久磁石片の間に突極を有する電磁鋼板を多数積層してなる第1ロータ鉄心と、互いに隣り合う前記永久磁石片の間に凹部を有する電磁鋼板を多数積層してなる第2ロータ鉄心とを備え、軸方向中央部に前記第2ロータ鉄心を配置し、軸方向両端部に前記第1ロータ鉄心を配置してなり、前記永久磁石片を前記第1ロータ鉄心および第2ロータ鉄心に貫通して設けたことを特徴とする永久磁石式回転子。
In the permanent magnet type rotor formed by fixing permanent magnet pieces to a plurality of magnet mounting portions provided on the outer peripheral portion or inner peripheral portion of the rotor core,
The rotor core includes a first rotor core formed by laminating a number of electromagnetic steel plates having salient poles between the adjacent permanent magnet pieces, and a number of electromagnetic steel plates having recesses between the adjacent permanent magnet pieces. A laminated second rotor core , wherein the second rotor core is disposed at an axially central portion, the first rotor core is disposed at both axial end portions, and the permanent magnet piece is disposed on the first rotor core. A permanent magnet rotor characterized by being provided to penetrate through the rotor core and the second rotor core .
ロータ鉄心の外周部に設けられた複数の磁石取付部にそれぞれ永久磁石片を固定してなる永久磁石式回転子を備え、前記回転子と対向配置されるステータの巻線に位置検出用の高周波電圧を印加したときのモータ電流により前記回転子の位置を検出可能なブラシレスモータにおいて、
前記回転子の前記ロータ鉄心は、互いに隣り合う前記永久磁石片の間に突極を有する電磁鋼板を多数積層してなる第1ロータ鉄心と、互いに隣り合う前記永久磁石片の間に凹部を有する電磁鋼板を多数積層してなる第2ロータ鉄心とを備え、軸方向中央部に前記第2ロータ鉄心を配置し、軸方向両端部に前記第1ロータ鉄心を配置してなり、前記永久磁石片を前記第1ロータ鉄心および第2ロータ鉄心に貫通して設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
A permanent magnet-type rotor, in which a permanent magnet piece is fixed to each of a plurality of magnet mounting portions provided on the outer peripheral portion of the rotor core, and a high frequency for position detection is provided on a stator winding disposed opposite to the rotor. In a brushless motor capable of detecting the position of the rotor by a motor current when a voltage is applied,
The rotor core of the rotor has a recess between a first rotor core formed by laminating a number of electromagnetic steel plates having salient poles between the permanent magnet pieces adjacent to each other and the permanent magnet pieces adjacent to each other. and a second rotor core formed by laminating many magnetic steel sheets, the second rotor core arranged axially central portion, Ri name by arranging the first rotor core in the axial end portions, the permanent magnet A brushless motor , wherein a piece is provided so as to penetrate through the first rotor core and the second rotor core .
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