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公開番号2025160046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-22
出願番号2024063020
出願日2024-04-09
発明の名称ブラシレスSPMモータおよびその回転子の製造方法
出願人マグネデザイン株式会社
代理人
主分類H02K 1/278 20220101AFI20251015BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高速回転と高出力を実現する希土類異方性ボンド磁石を用いるモータを提供する。
【解決手段】ブラシレスSPWモータの回転子2は、10MGOe以上の最大エネルギー積を有する円弧状磁石、磁気的に動径方向に等方的な磁気特性を有する磁性材料からなり、円弧状磁石は希土類異方性ボンド磁石の射出成形により4極以上の磁極とN極・S極が交互に擬極異方性に着磁されており、円弧状磁石は回転子本体の外周部とは金属接着剤により強固に固定されて遠心力耐性を高める。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
固定子と回転子とからなるブラシレスＳＰＭモータにおいて、
前記回転子は、円筒状の回転子本体と前記回転子本体の外表面部に固定されたリング磁石と円筒状の中心軸に固定される回転軸とを備えてなり、
前記回転子本体は、磁気的に動径方向に等方的な磁気特性を有する磁性材料からなり、
前記リング磁石は、前記回転子本体の外周面に、円弧状に１０～２５ＭＧＯｅ以上の最大エネルギー積を有する射出成形タイプの希土類異方性ボンド磁石からなり、前記磁性材料に外接して固定されており、かつ、Ｎ極とＳ極が交互に配置された４極以上の偶数個よりなる磁極を有し、
前記希土類異方性ボンド磁石の前記磁極は軸対称的に擬極異方性に着磁されており、
前記回転子の形状・サイズは、外径の直径は４０ｍｍ以下で長さは６０ｍｍ以下からなり、
前記回転子と前記固定子の隙間は０．３ｍｍ以下からなり、
前記回転子の回転数は、１６万ＲＰＭ以上の回転速度で回転して、前記ブラシレスＳＰＭモータは４０Ｗ～１０００Ｗの出力を有することを特徴とするブラシレスＳＰＭモータ。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
請求項１に記載された回転子において、
前記回転子本体の外周部に軸対称的に延伸する磁極数と同じ数の溝を有することを特徴とするブラシレスＳＰＭモータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された回転子において、
前記回転子本体の外周部は、波型またはローレット形状の凹凸、およびギザギザ状の０．５～１０μｍの細かな凹凸とし、その上に金属接着剤で樹脂層を形成することによって前記リング磁石と前記回転子本体の外周部とを強固に固定することを特徴とするブラシレスＳＰＭモータ。
【請求項４】
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載されたブラシレスＳＰＭモータの回転子の製造方法において、
希土類異方性ボンド磁石の射出成形の条件は、金型温度および射出温度は１００～１５０℃、成形圧力は５０～１５０ＭＰａ、射出速度は５０～１５０ｃｍ
３
／ｓｅｃとし、さらに前記リング磁石に１Ｔ以上の極異方性磁界を印可して、射出成型時に前記磁性材料を極異方的に配向させると同時に飽和着磁することを特徴とする回転子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リング状の希土類異方性ボンド磁石を回転子の外周部に固定した表面磁石型同期機（以下、ＳＰＭモータという。）、その回転子および回転子の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電動機（発電機を含めて単に「モータ」という。）には種々のタイプがある。最近では、インバータ制御の発達と高磁気特性の希土類磁石の普及に伴い、省電力で高効率であり高トルクまたは高出力が望めるブラシレスモータが注目されている。
【０００３】
ブラシレスモータは、永久磁石を回転子の表面に配設した表面磁石型モータ（ＳＰＭ）と、永久磁石を回転子の内部に埋め込んだ埋込磁石型モータ（ＩＰＭ）とに大別される。ＳＰＭモータは制御性に優れており、主に小型モータに使用されている。ＩＰＭは、大きな出力が得やすく、主に動力用途向けのパワーモータに使用されている。
【０００４】
優れた制御性が要求されるロボット用小型モータは、スイスのＭａｘｏｎ社の製品が広く使用されているが、その５０％以上の小型、軽量および高出力化及び低価格化が求められている。そのために、高速回転化による小型・軽量化・高出力が取り組まれ、最近６万ＲＰＭ回転から１０万ＲＰＭ回転モータの開発に成功している。しかし、さらなる高速回転化の試みはＮｄ焼結磁石の使用という大きな技術的壁に直面している。
【０００５】
この問題を解決するために、特許文献１に、極異方性希土類ボンド磁石と永久磁石モータについて開示している。この発明によれば、希土類磁石粉末としてはＮｄ－Ｆｅ－Ｂ系磁石粉末より配向磁場の良好なＳｍ－Ｆｅ－Ｎ系磁石粉末を採用し、最大エネルギー積は３～１４ＭＧＯｅである。
その製造方法として、金型温度８０℃で射出成形してリング状磁石を製造し、Ｎ極とＳ極と交互に配置された８極よりなる磁極を有し、各磁極は図６に示すように磁性材料を介さずに極異方性に着磁したものである。
しかし、特許文献１に開示された発明は、磁力が弱いうえに、１２万ＲＰＭ回転以上ではその遠心力のためにリング磁石は破損してしまうという欠点があった。
【０００６】
特許文献２において、擬極異方性配向によって回転運動中の磁石と回転子表面の間に生じる応力集中を抑制し、かつ磁石と回転子表面との密着強度を高めることで上記リング破損問題を解消している。さらに、特許文献３では、特許文献２に記載の対策に加えて、磁石体を分割することでも上記リング破損問題を解消できることを開示している。
【０００７】
しかし、特許文献２および特許文献３は、回転子は薄板形状のステンレス磁石円板を積層して製作しており、積層ステンレス磁石体は断面上において一軸異方性を有しており、動径方向に等方的でない。磁極を擬極異方性に着磁した場合、４つの磁極の磁化状態に非対称性が現れてコギングトルク問題が発生してくる。かつ、磁石体と回転子本体の表面の特定箇所に偏在的に応力が発生し、回転速度を１６万ＲＰＭ以上に増加した場合には、破損しやすくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記Ｍａｘｏｎ社のＮｄ焼結磁石の発熱問題や、特許文献１の発明の遠心力問題、特許文献２と特許文献３のコギングトルク問題を解決して、現行品の５０％以上の小型・軽量化を実現した発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０００－１９５７１４号公報
特許第７４２６５６９号公報
特許第７３９４４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
広く普及しロボット用小型モータの標準品は、Ｍａｘｏｎ社のそれである。大きな力を得るために２極に着磁したＮｄ焼結磁石を回転子に内に取り付け、それを６万ＲＰＭ回転から１０万ＲＰＭ回転使用して、小型・高出力モータを実現している（図８、図９）。これ以上、高速化を図り性能アップを図る取り組みは、Ｎｄ焼結磁石の発熱問題が生じて困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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