JP7098047B2 - モータ、ファン、および空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、モータに関する。

一般に、モータにおいて、ロータの回転位置を検出するための磁気センサと、位置検出用マグネット（センサマグネットともいう）とが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－５２１５９号公報

センサマグネットをコンシクエントポール型ロータと共に用いた場合、Ｎ極成分とＳ極成分との間でアンバランスな漏れ磁束がコンシクエントポール型ロータから生じる。そのため、磁気センサによって検出される検出結果の誤差が大きくなることがある。その結果、モータ制御の精度が低下し、モータ効率が低下するという問題がある。

本発明の目的は、コンシクエントポール型ロータを含むモータにおけるモータ効率の低下を防ぐことである。

本発明の一態様に係るモータは、
ロータコアと前記ロータコアに固定された永久磁石と前記ロータコアに固定されたセンサマグネットとを有し、回転軸を持つコンシクエントポール型ロータと、
前記コンシクエントポール型ロータの外側に配置されたステータと、
前記センサマグネットからの磁束を検出する磁気センサと
を備え、
前記回転軸から前記磁気センサまでの最短距離をＲｈ１とし、前記回転軸から前記永久磁石までの最短距離をＲｍ１としたとき、
Ｒｈ１＞Ｒｍ１
を満たす。
本発明の他の態様に係るファンは、
羽根と、
前記羽根を駆動させるモータと
を備え、
前記モータは、
ロータコアと前記ロータコアに固定された永久磁石と前記ロータコアに固定されたセンサマグネットとを有し、回転軸を持つコンシクエントポール型ロータと、
前記コンシクエントポール型ロータの外側に配置されたステータと、
前記センサマグネットからの磁束を検出する磁気センサと
を有し、
前記回転軸から前記磁気センサまでの最短距離をＲｈ１とし、前記回転軸から前記永久磁石までの最短距離をＲｍ１としたとき、
Ｒｈ１＞Ｒｍ１
を満たす。
本発明の他の態様に係る空気調和機は、
室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機および前記室外機の少なくとも１つはモータを有し、
前記モータは、
ロータコアと前記ロータコアに固定された永久磁石と前記ロータコアに固定されたセンサマグネットとを有し、回転軸を持つコンシクエントポール型ロータと、
前記コンシクエントポール型ロータの外側に配置されたステータと、
前記センサマグネットからの磁束を検出する磁気センサと
を有し、
前記回転軸から前記磁気センサまでの最短距離をＲｈ１とし、前記回転軸から前記永久磁石までの最短距離をＲｍ１としたとき、
Ｒｈ１＞Ｒｍ１
を満たす。

本発明によれば、コンシクエントポール型ロータを含むモータにおけるモータ効率の低下を防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係るモータの構造を概略的に示す部分断面図である。 メインマグネットの構造を概略的に示す断面図である。 ロータと磁気センサとの間の位置関係を示す図である。 ロータと磁気センサとの間の位置関係を示す図である。 モータにおいて、メインマグネットにより発生する磁気センサの検出誤差がなくなる場合の、軸線から磁気センサまでの最短距離と軸方向におけるメインマグネットから磁気センサまでの最短距離との関係を示すグラフである。 モータ内の磁気センサにおける検出誤差と軸線から磁気センサまでの最短距離との関係を示すグラフである。 モータ内の磁気センサによって検出された検出値と磁気センサの位置との関係を示すグラフである。 センサマグネットの構造を概略的に示す平面図である。 センサマグネットのＮ極を示す磁束（具体的には、Ｎ極から磁気センサに向かう磁束）の磁束密度の大きさを示すグラフである。 モータにおいて、センサマグネットからの磁束についての磁束密度の変化の一例を示すグラフである。 モータにおいて、センサマグネットからの磁束についての磁束密度の変化、メインマグネットからの磁束についての磁束密度の変化、および磁気センサに入る磁束についての磁束密度の変化の例を示すグラフである。 モータにおいて、センサマグネットからの磁束についての磁束密度の変化、メインマグネットからの磁束についての磁束密度の変化、および磁気センサに入る磁束についての磁束密度の変化の例を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係るファンの構造を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るモータ１について説明する。
各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、モータ１の軸線Ａｘと平行な方向を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向（ｚ軸）に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向およびｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、ロータ２の回転中心、すなわち、ロータ２の回転軸である。軸線Ａｘと平行な方向は、「ロータ２の軸方向」または単に「軸方向」ともいう。径方向は、ロータ２の半径方向であり、軸線Ａｘと直交する方向である。ｘｙ平面は、軸方向と直交する平面である。

図１は、実施の形態１に係るモータ１の構造を概略的に示す部分断面図である。
モータ１は、ロータ２と、ステータ３と、回路基板４と、ロータ２の回転位置を検出する磁気センサ５と、モールド樹脂６とを有する。モータ１は、例えば、永久磁石埋込型モータ（ＩＰＭモータ）などの永久磁石同期モータである。

ロータ２は、メインマグネット２０と、シャフト２３と、センサマグネット２４とを有する。ロータ２は、ステータ３の内側に回転可能に配置されている。メインマグネット２０は、ロータコア２１と、少なくとも１つの永久磁石２２とを有する。ロータ２の回転軸は、軸線Ａｘと一致する。ロータ２は、例えば、永久磁石埋め込み型である。本実施の形態では、ロータ２は、コンシクエントポール型ロータである。

ロータコア２１は、シャフト２３に固定されている。シャフト２３は、ベアリング７ａおよび７ｂによって回転可能に保持されている。モータ１が駆動すると、メインマグネット２０およびセンサマグネット２４は、シャフト２３と共に回転する。

軸方向において、ロータコア２１は、ステータコア３１よりも長くてもよい。これにより、ロータ２からの磁束が、ステータコア３１に効率的に流入する。

各永久磁石２２は、ロータコア２１に固定されている。

センサマグネット２４は、ロータコア２１に固定されている。具体的には、センサマグネット２４は、磁気センサ５に面するように、軸方向におけるロータ２の一端側に固定されている。
センサマグネット２４は、円形のマグネットである。本実施の形態では、センサマグネット２４は、リング形状のマグネットである。ただし、センサマグネット２４の形状は、円盤の形状でもよい。センサマグネット２４は、ロータ２の回転位置を検出するためのマグネットである。

センサマグネット２４は、磁束が磁気センサ５に流入しやすいように、軸方向に磁化されている。これにより、磁気センサ５を、センサマグネット２４と面するように、軸方向におけるステータ３の一端側に取り付けることができる。ただし、センサマグネット２４からの磁束の方向は軸方向に限定されない。

センサマグネット２４の磁極数（例えば、Ｎ極の数）は、メインマグネット２０の磁極数（例えば、Ｎ極の数）と同一である。センサマグネット２４は、センサマグネット２４の極性がメインマグネット２０の極性と周方向において一致するように位置決めされている。すなわち、周方向において、センサマグネット２４の磁極の位置は、メインマグネット２０における磁極の位置と一致する。

回路基板４は、ステータ３に固定されている。磁気センサ５は、回路基板４に固定されており、センサマグネット２４と対向している。

ロータ２、具体的には、メインマグネット２０は、第１の極性を持つ第１の磁極および第１の極性とは異なる第２の極性を持つ第２の磁極を有する。本実施の形態では、第１の磁極はＮ極であり、第２の磁極はＳ極である。

メインマグネット２０において、永久磁石２２を含む領域（第１の領域と称する）が１つの磁極（例えば、ステータ３に対してＮ極の役目をする磁極）として機能し、周方向において互いに隣接する永久磁石２２間の領域（第２の領域と称する）が、他方の磁極（例えば、ステータ３に対してＳ極の役目をする疑似磁極）として機能する。

図２は、メインマグネット２０の構造を概略的に示す断面図である。
ロータコア２１は、少なくとも１つの磁石挿入孔２１ａと、シャフト孔２１ｂとを有する。本実施の形態では、ロータコア２１は、複数の磁石挿入孔２１ａを有し、各磁石挿入孔２１ａには、少なくとも１つの永久磁石２２が配置されている。すなわち、本実施の形態では、モータ１は、永久磁石埋込型モータである。

本実施の形態では、永久磁石２２の数は、ロータ２の磁極の数ｎ（ｎは４以上の偶数）の半分である。ロータ２の磁極の数ｎは、ステータ３に対してＮ極として機能する磁極と、ステータ３に対してＳ極として機能する磁極の数との合計数である。ロータ２のＮ極およびＳ極は、ロータ２の周方向に交互に位置している。

ただし、モータ１は、表面磁石型モータ（ＳＰＭモータ）でもよい。この場合、ロータコア２１には、磁石挿入孔２１ａが形成されておらず、ロータコア２１の外周面に永久磁石２２が取り付けられる。

ロータコア２１は、複数の電磁鋼板によって形成されている。ロータコア２１は、予め定められた形状を持つ鉄のコアでもよい。各電磁鋼板は、例えば、０．２ｍｍから０．５ｍｍの厚みを持つ。電磁鋼板は、軸方向に積層されている。ただし、ロータコア２１は、複数の電磁鋼板の代わりに、軟磁性材料および樹脂を混ぜて形成された樹脂鉄心でもよい。

複数の磁石挿入孔２１ａは、ロータコア２１の周方向に等間隔で形成されている。本実施の形態では、５個の磁石挿入孔２１ａがロータコア２１に形成されている。各磁石挿入孔２１ａは、軸方向にロータコア２１を貫通している。

シャフト孔２１ｂは、ロータコア２１の中央部に形成されている。シャフト孔２１ｂは、軸方向にロータコア２１を貫通している。シャフト孔２１ｂ内に、シャフト２３が配置されている。

シャフト２３は、ポリブチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂、圧入、焼き嵌め、またはコーキングでロータコア２１に固定される。熱可塑性樹脂の形状は、モータ１の用途に応じて適切に調整される。この場合、シャフト孔２１ｂに非磁性体である熱可塑性樹脂が充填される。

各磁石挿入孔２１ａ内には、永久磁石２２が配置されている。各永久磁石２２は、例えば、平板状の永久磁石である。磁石挿入孔２１ａにおいて、永久磁石２２の周りには樹脂が充填されており、これにより永久磁石２２が磁石挿入孔２１ａ内で固定されている。ただし、樹脂を用いた固定方法以外の方法で永久磁石２２を固定してもよい。永久磁石２２は、例えば、ネオジムまたはサマリウムを含む希土類磁石である。永久磁石２２は、鉄を含むフェライト磁石でもよい。永久磁石２２の種類は、本実施の形態の例に限られず、他の材料によって永久磁石２２が形成されていてもよい。

各磁石挿入孔２１ａ内の各永久磁石２２は、径方向に磁化されており、これによりメインマグネット２０からの磁束は、ステータ３に流入する。本実施の形態では、各永久磁石２２は、メインマグネット２０のＮ極（具体的には、ステータ３に対して機能するＮ極）を形成する。さらに、各永久磁石２２（具体的には、永久磁石２２からの磁束）は、メインマグネット２０の疑似磁極であるＳ極（具体的には、ステータ３に対して機能するＳ極）を形成する。

ステータ３は、ロータ２の外側に配置されている。ステータ３は、ステータコア３１と、コイル３２と、インシュレータ３３とを有する。ステータコア３１は、コアバックおよび複数のティースを持つ環状のコアである。

ステータコア３１は、例えば、複数の鉄の薄板で形成されている。本実施の形態では、ステータコア３１は、複数の電磁鋼板を積層することにより形成されている。各電磁鋼板の厚さは、例えば、０．２ｍｍから０．５ｍｍである。

コイル３２（すなわち、巻線）は、ステータコア３１に取り付けられたインシュレータ３３に巻かれている。コイル３２は、インシュレータ３３によって絶縁されている。コイル３２は、例えば、銅またはアルミニウムを含む材料で作られている。

インシュレータ３３は、ポリブチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＢｕｔｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）といった絶縁性の樹脂で形成されている。樹脂で形成されたインシュレータ３３は、例えば、０．０３５ｍｍから０．４ｍｍの厚さのフィルムである。

例えば、インシュレータ３３は、ステータコア３１と一体的に成形される。ただし、ステータコア３１とは別にインシュレータ３３が成形されてもよい。この場合、インシュレータ３３が成形された後に、インシュレータ３３がステータコア３１に嵌められる。

本実施の形態では、ステータコア３１、コイル３２、およびインシュレータ３３は、モールド樹脂６によって覆われている。ステータコア３１、コイル３２、およびインシュレータ３３は、例えば、鉄を含む材料で形成された円筒状シェルによって固定されてもよい。この場合、例えば、ステータ３は、ロータ２と共に、焼き嵌めによって円筒状シェルで覆われる。

磁気センサ５は、センサマグネット２４の回転位置を検出することにより、ロータ２の回転位置を検出する。磁気センサ５には、例えば、ホールＩＣ、磁気抵抗素子（ＭＲ素子とも称する）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子とも称する）、磁気インピーダンス素子などの素子が用いられる。磁気センサ５は、センサマグネット２４から発生する磁束が通る位置である検出位置に固定されている。

回路基板４に取り付けられた制御回路は、磁気センサ５によって得られた検出結果（例えば、センサマグネット２４のＮ極とＳ極との間の境界である磁極変更点）を用いてステータ３のコイル３２に流れる電流を制御することにより、ロータ２の回転を制御する。センサマグネット２４の磁極変更点は、センサマグネット２４の極間部である。

磁気センサ５は、磁気センサ５に流入する磁界の変化、例えば、磁束密度または磁界強度の変化に基づいて、センサマグネット２４およびメインマグネット２０の磁極の位置（位相ともいう）を検出する。すなわち、磁気センサ５は、センサマグネット２４からの磁束を検出し、ロータ２の回転位置を検出する。より具体的には、磁気センサ５は、センサマグネット２４のＮ極からの磁束およびＳ極に向かう磁束を検出することにより、センサマグネット２４の周方向（回転方向ともいう）において磁界の向きが変わるタイミング、具体的には、センサマグネット２４の磁極変更点を判別する。センサマグネット２４において、周方向にＮ極およびＳ極が交互に配列されている。よって、磁気センサ５が、センサマグネット２４の磁極変更点を周期的に検出することにより、回転方向における各磁極の位置（具体的には、ロータ２の、回転角および位相）が把握可能である。

モールド樹脂６は、磁気センサ５および回路基板４をステータ３と一体化させる。モールド樹脂６は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂（ＢＭＣ）またはエポキシ樹脂などの熱硬化性モールド樹脂である。

図３および図４は、ロータ２と磁気センサ５との間の位置関係を示す図である。
軸線Ａｘ（すなわち、ロータ２の回転軸）から磁気センサ５までの最短距離をＲｈ１とし、軸線Ａｘから永久磁石２２までの最短距離をＲｍ１としたとき、最短距離Ｒｈ１と最短距離Ｒｍ１との関係は、Ｒｈ１＞Ｒｍ１を満たす。すなわち、軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１は、軸線Ａｘから永久磁石２２までの最短距離Ｒｍ１よりも長い。

図５は、モータ１において、メインマグネット２０により発生する磁気センサ５の検出誤差がなくなる場合の、軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１と軸方向におけるメインマグネット２０から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１との関係を示すグラフである。

図５に示される例において、磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１および軸線Ａｘから永久磁石２２までの最短距離Ｒｍ１の関係は、Ｒｈ１＞Ｒｍ１を満たす。図５に示される例では、最短距離Ｒｍ１は２０．５ｍｍである。この場合、最短距離Ｒｈ１が２１ｍｍ以上であるとき、最短距離Ｌ１に関わらずモータ１においてメインマグネット２０により発生する磁気センサ５の検出誤差をなくすように、磁気センサ５をモータ１に取り付けることができる。これにより、軸方向におけるメインマグネット２０から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１が変動した場合でも、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

さらに、図４に示されるように、ロータコア２１の最大半径をＲ１としたとき、最大半径Ｒ１と軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１との関係は、Ｒ１＞Ｒｈ１を満たす。すなわち、ロータコア２１の最大半径Ｒ１は、軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１よりも大きい。言い換えると、Ｒ１＞Ｒｈ１を満たす位置に磁気センサ５が位置する。この場合、磁気センサ５は、ｘｙ平面において、ロータ２（具体的には、ロータコア２１）の外周面の内側に位置する。これにより、コイル３２から発生する磁界の磁気センサ５への影響が低減され、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

図６は、モータ１内の磁気センサ５における検出誤差と軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１との関係を示すグラフである。図６において、縦軸は、磁気センサ５における検出誤差、すなわち、モータ１におけるロータ２の回転位置の検出誤差［ｄｅｇ（電気角）］を示し、横軸は、軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１［ｍｍ］を示す。
図６に示されるように、最短距離Ｒｈ１が５ｍｍよりも短い場合、磁気センサ５における検出誤差が増加する。したがって、最短距離Ｒｈ１は、５ｍｍ以上であることが望ましい。これにより、磁気センサ５の配置位置が予め定められた位置からずれた場合でも、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

さらに、軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１は、９ｍｍ以上であるとより望ましい。これにより、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差をさらに低減することができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

さらに、軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１は、１５ｍｍ以上であるとより望ましい。これにより、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差をさらに低減することができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

図７は、モータ１内の磁気センサ５によって検出された検出値と磁気センサ５の位置との関係を示すグラフである。図７において、縦軸は、モータ１内の磁気センサ５の検出値［Ｔ］を示す。具体的には、縦軸は、磁気センサ５によって検出される、Ｎ極成分の磁束密度の最大値とＳ極成分の磁束密度の最大値との差分（すなわち、Ｎ極成分の磁束密度の最大値－Ｓ極成分の磁束密度の最大値）を示す。横軸は、軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１を示す。
図７における線Ｓ１は、軸方向におけるメインマグネット２０から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１が３ｍｍの位置に配置された磁気センサ５によって検出された結果を示し、線Ｓ２は、最短距離Ｌ１が５ｍｍの位置に配置された磁気センサ５によって検出された結果を示し、線Ｓ３は、最短距離Ｌ１が７ｍｍの位置に配置された磁気センサ５によって検出された結果を示す。

図７に示されるように、磁気センサ５に入るＮ極成分とＳ極成分とが一致する最短距離Ｒｈ１（すなわち、検出値がゼロであるときの最短距離Ｒｈ１）は、軸方向におけるメインマグネット２０から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１に応じて異なる。さらに、最短距離Ｌ１が短いほど、磁気センサ５の検出結果に対する軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１の影響が大きい。例えば、図７に示されるように、最短距離Ｌ１が３ｍｍの場合（すなわち、図７における線Ｓ１）、磁気センサ５の検出結果に対する軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１の影響が大きい。

したがって、軸方向におけるロータコア２１から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１は４ｍｍ以上であることが望ましい。これにより、磁気センサ５の検出結果に対する軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１の影響を低減することができる。言い換えると、最短距離Ｒｈ１の変動に応じて生じる磁気センサ５の検出結果の変動を低減することができる。例えば、磁気センサ５の配置位置が予め定められた位置からずれた場合でも、最短距離Ｒｈ１の影響を低減することができる。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

軸方向におけるロータコア２１から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１は、５ｍｍ以上であるとより望ましい。これにより、磁気センサ５の検出結果に対する軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１の影響をさらに低減することができる。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

軸方向におけるロータコア２１から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１は、７ｍｍ以上であるとより望ましい。これにより、磁気センサ５の検出結果に対する軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１の影響をさらに低減することができる。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

軸方向におけるロータコア２１から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１が７ｍｍである場合、最短距離Ｒｈ１は２３ｍｍであることが望ましい。これにより、Ｎ極成分とＳ極成分との間でバランスのよい磁束が磁気センサ５に入り、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

図８は、センサマグネット２４の構造を概略的に示す平面図である。図８において、「Ｎ」は、センサマグネット２４のＮ極を示し、「Ｓ」は、センサマグネット２４のＳ極を示す。
図９は、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束（具体的には、Ｎ極から磁気センサ５に向かう磁束）の磁束密度の大きさを示すグラフである。図９において、横軸は、図８に示されるセンサマグネット２４のＮ極における位置Ｐ１からＰ２までの位置に対応する。すなわち、軸線Ａｘから位置Ｐ１までの距離は、センサマグネット２４の内径Ｒｓ１と同じであり、軸線Ａｘから位置Ｐ２までの距離は、センサマグネット２４の外径Ｒｓ２と同じである。軸線Ａｘから位置Ｐ３までの距離は、（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）／２で表される。軸線Ａｘから位置Ｐ４までの距離は、（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）×３／４で表される。

図８に示されるように、センサマグネット２４がリング形状のマグネットである場合、センサマグネット２４は、内径Ｒｓ１および外径Ｒｓ２を持つ。この場合、センサマグネット２４の内径Ｒｓ１、センサマグネット２４の外径Ｒｓ２、および最短距離Ｒｈ１の関係は、（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）／２＜Ｒｈ１＜Ｒｓ２を満たす。言い換えると、磁気センサ５は、（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）／２＜Ｒｈ１＜Ｒｓ２を満たす位置に配置されている。これにより、センサマグネット２４から磁気センサ５に流入する磁束が増加し、磁気センサ５によって検出される検出結果の精度を高めることができる。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

センサマグネット２４の内径Ｒｓ１、センサマグネット２４の外径Ｒｓ２、および最短距離Ｒｈ１の関係は、（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）×３／４＜Ｒｈ１＜Ｒｓ２を満たすことがより望ましい。この場合、磁気センサ５は、センサマグネット２４からの磁束密度が大きい位置に配置されている。これにより、センサマグネット２４から磁気センサ５に流入する磁束がさらに増加し、磁気センサ５によって検出される検出結果の精度を高めることができる。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

メインマグネット２０から磁気センサ５に入る磁束についての磁束密度の大きさ、例えば、漏れ磁束の多さがメインマグネット２０のＮ極とＳ極との間で異なる場合、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差が生じる。例えば、磁気センサ５において、メインマグネット２０のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が、メインマグネット２０のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい場合、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差が生じる。そのため、磁気センサ５において、センサマグネット２４のＳ極を示す磁束密度（具体的には、磁気センサ５によって検出されるセンサマグネット２４のＳ極成分の磁束密度のピーク値の絶対値）が、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束密度（具体的には、磁気センサ５によって検出されるセンサマグネット２４のＮ極成分の磁束密度のピーク値の絶対値）よりも大きくなるようにセンサマグネット２４が着磁されている。センサマグネット２４のＳ極を示す磁束密度のピーク値の絶対値が、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きくなるように磁気センサ５を配置してもよい。

図１０は、モータ１において、センサマグネット２４からの磁束についての磁束密度の変化の一例を示すグラフである。
図１１は、モータ１において、センサマグネット２４からの磁束についての磁束密度の変化Ｓ１１、メインマグネット２０からの磁束についての磁束密度の変化Ｓ１２、および磁気センサ５に入る磁束についての磁束密度の変化Ｓ１３の例を示すグラフである。図１１において、縦軸のプラス側は、磁気センサ５によって検出されるＮ極成分の磁束密度を示し、マイナス側は、磁気センサ５によって検出されるＳ極成分の磁束密度を示す。

図１０に示される例では、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が０．０１［Ｔ］であり、センサマグネット２４のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が０．０２［Ｔ］である。したがって、磁気センサ５において、センサマグネット２４のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい。これにより、例えば、図１１における線Ｓ１２に示されるように、Ｎ極成分とＳ極成分との間でアンバランスな漏れ磁束が生じるメインマグネット２０を用いた場合でも、線Ｓ１３に示されるように、Ｎ極成分とＳ極成分との間でバランスのよい磁束が磁気センサ５に入る。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

図１２は、モータ１において、センサマグネット２４からの磁束についての磁束密度の変化Ｓ２１、メインマグネット２０からの磁束についての磁束密度の変化Ｓ２２、および磁気センサ５に入る磁束についての磁束密度の変化Ｓ２３の例を示すグラフである。図１２において、縦軸のプラス側は、磁気センサ５によって検出されるＮ極成分の磁束密度を示し、マイナス側は、磁気センサ５によって検出されるＳ極成分の磁束密度を示す。

磁気センサ５において、メインマグネット２０のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が、メインマグネット２０のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい場合（例えば、図１２において線Ｓ２２）、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差が生じる。そのため、磁気センサ５において、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値は、センサマグネット２４のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値よりも大きい（例えば、図１２において線２１）。言い換えると、磁気センサ５において、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値が、センサマグネット２４のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値よりも大きくなるようにセンサマグネット２４が着磁されている。センサマグネット２４のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値が、センサマグネット２４のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値よりも大きくなるように磁気センサ５を配置してもよい。

これにより、例えば、図１２における線Ｓ２２に示されるように、Ｎ極成分とＳ極成分との間でアンバランスな漏れ磁束が生じるメインマグネット２０を用いた場合でも、線Ｓ２３に示されるように、Ｎ極成分とＳ極成分との間でバランスのよい磁束が磁気センサ５に入る。その結果、磁気センサによって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

実施の形態１に係るモータ１の利点を以下に説明する。
上述のように、実施の形態１に係るモータ１は、Ｒｈ１＞Ｒｍ１を満たす。これにより、軸方向におけるメインマグネット２０から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１が変動した場合でも、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

一般に、ステータのコイルに電流が流れると、コイルから磁界が発生する。その磁界が磁気センサの検出結果に影響を及ぼすことがある。そのため、モータ１は、Ｒ１＞Ｒｈ１を満たす。すなわち、モータ１は、Ｒ１＞Ｒｈ１＞Ｒｍ１を満たす。これにより、コイル３２から発生する磁界の磁気センサ５への影響が低減され、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１が９ｍｍ以上であるとき、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差をさらに低減することができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

さらに、軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１が１５ｍｍ以上であるとき、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差をさらに低減することができる。その結果、モータ効率の低下を防ぐことができる。

さらに、軸方向におけるロータコア２１から磁気センサ５までの最短距離Ｌ１が４ｍｍ以上であるとき、磁気センサ５の検出結果に対する軸線Ａｘから磁気センサ５までの最短距離Ｒｈ１の影響を低減することができる。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。モータ１が、Ｌ１≧４ｍｍ且つＲｈ１≧９ｍｍを満たす場合、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を効果的に低減することができる。その結果、モータ効率の低下を効果的に防ぐことができる。

センサマグネット２４の内径Ｒｓ１、センサマグネット２４の外径Ｒｓ２、および最短距離Ｒｈ１の関係が、（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）／２＜Ｒｈ１＜Ｒｓ２を満たすとき、センサマグネット２４から磁気センサ５に流入する磁束についての磁束密度が増加し、磁気センサ５によって検出される検出結果の精度を高めることができる。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

センサマグネット２４の内径Ｒｓ１、センサマグネット２４の外径Ｒｓ２、および最短距離Ｒｈ１の関係は、（Ｒｓ１＋Ｒｓ２）×３／４＜Ｒｈ１＜Ｒｓ２を満たすことがより望ましい。これにより、センサマグネット２４から磁気センサ５に流入する磁束についての磁束密度がさらに増加し、磁気センサ５によって検出される検出結果の精度を高めることができる。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を効果的に低減することができ、モータ効率の低下を効果的に防ぐことができる。

磁気センサ５において、メインマグネット２０のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が、メインマグネット２０のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい場合、磁気センサ５において、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値は、センサマグネット２４のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値よりも大きい。これにより、Ｎ極成分とＳ極成分との間でアンバランスな漏れ磁束が生じるメインマグネット２０を用いた場合でも、Ｎ極成分とＳ極成分との間でバランスのよい磁束が磁気センサ５に入る。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

同様に、磁気センサ５において、メインマグネット２０のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が、メインマグネット２０のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい場合、磁気センサ５において、センサマグネット２４のＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が、センサマグネット２４のＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい。これにより、Ｎ極成分とＳ極成分との間でアンバランスな漏れ磁束が生じるメインマグネット２０を用いた場合でも、Ｎ極成分とＳ極成分との間でバランスのよい磁束が磁気センサ５に入る。その結果、磁気センサ５によって検出される検出結果の誤差を低減することができ、モータ効率の低下を防ぐことができる。

実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２に係るファン６０の構造を概略的に示す図である。
ファン６０は、羽根６１と、モータ６２とを有する。ファン６０は、送風機とも言う。モータ６２は、実施の形態２に係るモータ１である。羽根６１は、モータ６２のシャフトに固定されている。モータ６２は、羽根６１を駆動させる。モータ６２が駆動すると、羽根６１が回転し、気流が生成される。これにより、ファン６０は送風することができる。

実施の形態２に係るファン６０によれば、モータ６２に実施の形態２で説明したモータ１が適用されるので、実施の形態２で説明した効果と同じ効果を得ることができる。さらに、ファン６０の効率の低下を防ぐことができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る空気調和機５０（冷凍空調装置または冷凍サイクル装置ともいう）について説明する。
図１４は、実施の形態３に係る空気調和機５０の構成を概略的に示す図である。

実施の形態３に係る空気調和機５０は、送風機（第１の送風機）としての室内機５１と、冷媒配管５２と、冷媒配管５２を介して室内機５１に接続された送風機（第２の送風機）としての室外機５３とを備える。

室内機５１は、モータ５１ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、モータ５１ａによって駆動されることにより、送風する送風部５１ｂと、モータ５１ａおよび送風部５１ｂを覆うハウジング５１ｃとを有する。送風部５１ｂは、例えば、モータ５１ａによって駆動される羽根５１ｄを有する。例えば、羽根５１ｄは、モータ５１ａのシャフトに固定されており、気流を生成する。

室外機５３は、モータ５３ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、送風部５３ｂと、圧縮機５４と、熱交換器（図示しない）とを有する。送風部５３ｂは、モータ５３ａによって駆動されることにより、送風する。送風部５３ｂは、例えば、モータ５３ａによって駆動される羽根５３ｄを有する。例えば、羽根５３ｄは、モータ５３ａのシャフトに固定されており、気流を生成する。圧縮機５４は、モータ５４ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、モータ５４ａによって駆動される圧縮機構５４ｂ（例えば、冷媒回路）と、モータ５４ａおよび圧縮機構５４ｂを覆うハウジング５４ｃとを有する。

空気調和機５０において、室内機５１および室外機５３の少なくとも１つは、実施の形態１で説明したモータ１を有する。具体的には、送風部の駆動源として、モータ５１ａおよび５３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明したモータ１が適用される。さらに、圧縮機５４のモータ５４ａに、実施の形態１で説明したモータ１を適用してもよい。

空気調和機５０は、例えば、室内機５１から冷たい空気を送風する冷房運転、温かい空気を送風する暖房運転等の空調を行うことができる。室内機５１において、モータ５１ａは、送風部５１ｂを駆動するための駆動源である。送風部５１ｂは、調整された空気を送風することができる。

実施の形態３に係る空気調和機５０によれば、モータ５１ａおよび５３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明したモータ１が適用されるので、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。さらに、空気調和機５０の効率の低下を防ぐことができる。

さらに、送風機（例えば、室内機５１）の駆動源として、実施の形態１に係るモータ１を用いることにより、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、送風機の効率の低下を防ぐことができる。実施の形態１に係るモータ１とモータ１によって駆動される羽根（例えば、羽根５１ｄまたは５３ｄ）とを有する送風機は、送風する装置として単独で用いることができる。この送風機は、空気調和機５０以外の機器にも適用可能である。

さらに、圧縮機５４の駆動源として、実施の形態１に係るモータ１を用いることにより、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。さらに、圧縮機５４の効率の低下を防ぐことができる。

実施の形態１で説明したモータ１は、空気調和機５０以外に、換気扇、家電機器、または工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。

以上に説明した各実施の形態における特徴および各変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。

１，５１ａ，５３ａ，６２ モータ、 ２ ロータ、 ３ ステータ、 ５ 磁気センサ、 ２０ メインマグネット、 ２１ ロータコア、 ２２ 永久磁石、 ２３ シャフト、 ２４ センサマグネット、 ５０ 空気調和機、 ５１ 室内機、 ５３ 室外機、 ６０ ファン、 ６１ 羽根。

Claims (12)

1. ロータコアと前記ロータコアに固定された永久磁石と前記ロータコアに固定されたセンサマグネットとを有し、回転軸を持つコンシクエントポール型ロータと、
   前記コンシクエントポール型ロータの外側に配置されたステータと、
   前記センサマグネットからの磁束を検出する磁気センサと
   を備え、
   前記回転軸から前記磁気センサまでの最短距離をＲｈ１とし、前記回転軸から前記永久磁石までの最短距離をＲｍ１としたとき、
   Ｒｈ１＞Ｒｍ１
   を満たすモータ。
2. 前記ロータコアの最大半径をＲ１としたとき、Ｒ１＞Ｒｈ１を満たす請求項１に記載のモータ。
3. ９ｍｍ≦Ｒｈ１≦２３ｍｍを満たす請求項１または２に記載のモータ。
4. １５ｍｍ≦Ｒｈ１≦２３ｍｍを満たす請求項１または２に記載のモータ。
5. 軸方向における前記ロータコアから前記磁気センサまでの最短距離は４ｍｍ以上７ｍｍ以下である請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記センサマグネットは、リング形状のマグネットであり、
   前記センサマグネットの内径をＲｓ１とし、前記センサマグネットの外径をＲｓ２としたとき、
   （Ｒｓ１＋Ｒｓ２）／２＜Ｒｈ１＜Ｒｓ２
   を満たす請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記センサマグネットは、リング形状のマグネットであり、
   前記センサマグネットの内径をＲｓ１とし、前記センサマグネットの外径をＲｓ２としたとき、
   （Ｒｓ１＋Ｒｓ２）×３／４＜Ｒｈ１＜Ｒｓ２
   を満たす請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
8. 前記コンシクエントポール型ロータは、前記ロータコアと前記永久磁石とを含むメインマグネットをさらに有し、
   前記磁気センサにおいて、前記メインマグネットのＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が、前記メインマグネットのＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい場合、前記磁気センサにおいて、前記センサマグネットのＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値は、前記センサマグネットのＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい
   請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ。
9. 前記コンシクエントポール型ロータは、前記ロータコアと前記永久磁石とを含むメインマグネットをさらに有し、
   前記磁気センサにおいて、前記メインマグネットのＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値が、前記メインマグネットのＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい場合、前記磁気センサにおいて、前記センサマグネットのＳ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値は、前記センサマグネットのＮ極を示す磁束についての磁束密度のピーク値の絶対値よりも大きい
   請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ。
10. 前記回転軸と直交する平面において、前記センサマグネットの一部は、前記永久磁石と重なっている請求項１から９のいずれか１項に記載のモータ。
11. 羽根と、
    前記羽根を駆動させるモータと
    を備え、
    前記モータは、
    ロータコアと前記ロータコアに固定された永久磁石と前記ロータコアに固定されたセンサマグネットとを有し、回転軸を持つコンシクエントポール型ロータと、
    前記コンシクエントポール型ロータの外側に配置されたステータと、
    前記センサマグネットからの磁束を検出する磁気センサと
    を有し、
    前記回転軸から前記磁気センサまでの最短距離をＲｈ１とし、前記回転軸から前記永久磁石までの最短距離をＲｍ１としたとき、
    Ｒｈ１＞Ｒｍ１
    を満たすファン。
12. 室内機と、
    前記室内機に接続された室外機と
    を備え、
    前記室内機および前記室外機の少なくとも１つはモータを有し、
    前記モータは、
    ロータコアと前記ロータコアに固定された永久磁石と前記ロータコアに固定されたセンサマグネットとを有し、回転軸を持つコンシクエントポール型ロータと、
    前記コンシクエントポール型ロータの外側に配置されたステータと、
    前記センサマグネットからの磁束を検出する磁気センサと
    を有し、
    前記回転軸から前記磁気センサまでの最短距離をＲｈ１とし、前記回転軸から前記永久磁石までの最短距離をＲｍ１としたとき、
    Ｒｈ１＞Ｒｍ１
    を満たす空気調和機。

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