(57)【要約】【課題】  ロータとステータとが接触することを抑制しつつ、ロータおよびステータ間の磁束量を増大させることができるモータを提供する。【解決手段】  永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面と、ロータコア１１１の外周面と、ステータ１２０のティースの先端面とが、略平行になり、且つ、軸方向の中央部に近づくほど、ロータ１１０の外径が大きくなるように、これらの面が全体として湾曲して見えるようにする。【選択図】  図２
2020010426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に間隔を有して配置される複数の永久磁石を有するロータと、周方向に間隔を有して配置される複数のティースを有するステータと、を備えるモータであって、
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記永久磁石の対向面および前記ティースの先端面は、略平行であり、
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記ティースの長手方向の長さが異なっている部分があり、
前記永久磁石の対向面は、前記永久磁石の表面のうち、前記ステータ側を向く面であることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記永久磁石の対向面および前記ティースの先端面が、全体として湾曲状または１つの屈曲点で屈曲した屈曲線状に見えるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記永久磁石の対向面および前記ティースの先端面は、前記ロータの回転に伴い、前記モータの径方向において間隔を有した状態で相互に対向し、
前記ティースの、前記モータの径方向における長さは、前記回転軸に平行な方向の中央部に近い位置であるほど、短いことを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
前記ロータは、前記ステータよりも、前記モータの回転軸に近い位置にあり、
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記永久磁石の対向面は、前記回転軸に平行な方向の中央部に近い位置であるほど、前記モータの外周側に位置することを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【請求項５】
前記永久磁石の、前記モータの周方向における長さは、前記回転軸に平行な方向の中央部に近いほど大きく、
前記モータの周方向において相互に隣り合う位置にある２つの前記永久磁石の間隔は、前記回転軸に平行な方向において、略同じであることを特徴とする請求項３または４に記載のモータ。
【請求項６】
前記ロータは、前記複数の永久磁石が埋め込まれたコアであるロータコアを有し、
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記永久磁石の対向面、前記ティースの先端面、および前記ロータコアの対向面は、略平行であり、
前記ロータコアの対向面は、前記ロータコアの表面のうち、前記ティースの先端面とエアギャップを有して対向する面であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関し、特に、永久磁石を有するロータを備えるモータに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータの小型化の要望が一段と増しており、モータの出力密度（コアの大きさ（外径寸法）に対するモータの出力の比）を大きくすることが求められている。モータの出力密度を向上させることは、モータのトルク特性を改善することと等価である。ステータ（固定子）およびロータ（回転子）間のエアギャップ部分の磁束量の増大によって、モータのトルク特性を改善することが期待できる。そこで、ステータおよびロータ間のエアギャップ部分の磁束量を増大させるために、エアギャップ長（ステータおよびロータ間の間隔）を短縮することが考えられる。エアギャップ長を短縮すると、磁気抵抗が低下するため、エアギャップ部分の磁束量が増大するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５８８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エアギャップ長を短縮した場合、例えば、モータ（ロータ）の回転軸が偏芯した際に、ロータとステータとが接触し易くなる課題がある。また、特許文献１に記載のような埋め込み型永久磁石モータでは、遠心力により、永久磁石よりも外周側にあるコアが変位することにより、ロータの外径が膨らむ虞がある。このことによっても、ロータとステータとが接触し易くなる。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、ロータとステータとが接触することを抑制しつつ、ロータおよびステータ間の磁束量を増大させることができるモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータは、周方向に間隔を有して配置される複数の永久磁石を有するロータと、周方向に間隔を有して配置される複数のティースを有するステータと、を備えるモータであって、前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記永久磁石の対向面および前記ティースの先端面は、略平行であり、前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記ティースの長手方向の長さが異なっている部分があり、前記永久磁石の対向面は、前記永久磁石の表面のうち、前記ステータ側を向く面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロータとステータとが接触することを抑制しつつ、ロータおよびステータ間の磁束量を増大させることができるモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るモータをその上側から見た様子の一例と、軸方向の中心の位置でモータをその回転軸に垂直に切った場合の断面の一例を示す図である。
【図２】実施形態に係るモータをその回転軸に沿って切った場合の断面の一例を示す図である。
【図３】実施形態に係る永久磁石の外観の一例を示す図である。
【図４】実施形態に係る永久磁石を、その正面から見た様子の一例を示す図である。
【図５】第１の変形例に係るモータをその回転軸に沿って切った場合の断面の一例を示す図である。
【図６】第１の変形例に係る永久磁石の外観の一例を示す図である。
【図７】第２の変形例に係るモータをその上側から見た様子の一例と、軸方向の中心の位置でモータをその回転軸に垂直に切った場合の断面の一例を示す図である。
【図８】第２の変形例に係る永久磁石の外観の一例を示す図である。
【図９】第２の変形例に係る永久磁石を、その正面から見た様子の一例を示す図である。
【図１０】第１の比較例および第２の比較例に係るモータをその回転軸に沿って切った場合の断面を示す図である。
【図１１】第３の比較例に係るモータをその回転軸に沿って切った場合の断面を示す図である。
【図１２】第３の変形例に係る永久磁石の外観の一例を示す図である。
【図１３】第４の比較例に係るモータをその回転軸に沿って切った場合の断面を示す図である。
【図１４】モータにかかるトルクと時間との関係の計算例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。尚、各図において、説明および表記の都合上、構成を簡略化または省略する。また、各図に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標は、各図における向きの関係を示すものである。○の中に×が付されているものは、紙面の手前側から奥側に向かう向きを示し、○の中に●が付されているものは、紙面の奥側から手前側に向かう向きを示す。
【００１０】
図１および図２は、モータ１００の構成の一例を示す図である。図２は、モータ１００をその回転軸Ｏに沿って（回転軸Ｏを通るように）切った場合の断面の一例を示す図（図１のＩ−Ｉ断面図）である。図１の上図は、モータ１００をその上側から見た様子（図２の白抜きの矢印線からモータを見た様子）の一例を示す図である。尚、モータをその下側から見た様子も図１の上図と同じである。図１の下図は、モータ１００の回転軸Ｏに平行な方向（高さ方向）の中心の位置でモータ１００をその回転軸Ｏに垂直に切った場合の断面の一例を示す図（図２のII−II断面図）である。尚、図１および図２に示す例では、モータ１００の回転軸Ｏに平行な方向（高さ方向）は、Ｚ軸方向である。また、図１および図２では、回転中のモータ１００の或るタイミングにおけるモータ１００の様子を示す。即ち、回転角度に応じてモータ１００の様子（ステータ１２０に対するロータ１１０の位置関係）は変わる。
【００１１】
以下の説明では、モータ１００の回転軸Ｏを、必要に応じて、回転軸Ｏと略称し、モータ１００の回転軸Ｏに平行な方向（高さ方向）を、必要に応じて、軸方向と略称する。また、モータ１００の径方向（回転軸Ｏから回転軸Ｏに垂直に放射状に延びる方向）を、必要に応じて、径方向と略称する。また、モータ１００の周方向（回転軸Ｏ回りの方向）を、必要に応じて、周方向と略称する。また、モータ１００の外周側（回転軸Ｏから遠い側）、内周側（回転軸Ｏに近い側）を、それぞれ、必要に応じて、外周側、内周側と略称する。
【００１２】
図１および図２において、モータ１００は、ロータ１１０とステータ１２０とを有する。ロータ１１０は、ステータ１２０の内側に配置される。ロータ１１０とステータ１２０は、ロータ１１０とステータ１２０との間に、所定長のエアギャップが存在するように、回転軸Ｏと略同軸の位置に配置される。このように本実施形態では、モータ１００が、インナーロータ型のモータである場合を例に挙げて示す。
【００１３】
ステータ１２０は、ステータコア１２１を有する。ステータコア１２１は、例えば、電磁鋼板等の磁性体板を複数積層することにより構成される。ステータコア１２１は、ヨークと、複数のティースとを有する。ヨークは、周方向に延在し、概ね中空円筒形状を有する。複数のティースは、ヨークの内周面から回転軸Ｏに向かって延在する。複数のティースは、周方向において略等間隔に配置される。複数のティースは、同じ構成である。また、ヨークと複数のティースは、一体となっている（即ち、分離可能でない）。尚、ティースに対して、コイルが巻き回されるが、ここでは、表記の都合上、コイルの図示を省略する。また、ティースの数は、図１に示す数（１２個）に限定されない。
【００１４】
ロータ１１０は、ロータコア１１１と、複数の永久磁石１１２ａ〜１１２ｊとを有する。ロータコア１１１は、例えば、電磁鋼板等の磁性体板を複数積層することにより構成される。ロータコア１１１は、概ね中空の樽型の形状を有する。この中空の部分（ロータコア１１１を構成する磁性体板の中央部の円形の穴）には、回転シャフト等が挿入される。ロータコア１１１は、回転シャフトの回転に伴って回転するように、回転シャフトに取り付けられる。
【００１５】
また、ロータコア１１１の外周側の領域（ロータコア１１１を構成する磁性体板の外周側の領域）には、周方向において略等間隔に複数の穴が形成される。これら複数の穴の１つには、複数の永久磁石１１２ａ〜１１２ｊのうちの１つが挿入される。従って、これら複数の穴のそれぞれは、複数の永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの１つを挿入することができる形状および大きさを有する。以下の説明では、これら複数の穴を、必要に応じて磁石挿入用穴と称する。図１に示す例では、複数の永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの数は１０個であるので、磁石挿入用穴の数も１０個になる。尚、永久磁石の数は１０個に限定されない。磁石挿入用穴の数は、永久磁石の数に応じて定まる。このように本実施形態では、モータ１００が、埋め込み磁石型のモータ（ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet)）モータ）である場合を例に挙げて示す。また、複数の永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの構成は略同じである。従って、複数の磁石挿入用穴の形状および大きさは略同じになる。
【００１６】
ロータとステータとの間のエアギャップ部の磁束量は、当該エアギャップ部に生じる磁束密度と、エアギャップ長の間隔を有して対向する面の面積とに比例する。そこで、本発明者らは、エアギャップ長の間隔を有して対向する面の面積を大きくすることにより、ロータとステータとの間のエアギャップ部の磁束量を大きくすることに想到した。このようにするために、本実施形態では、前述したように、ロータコア１１１を概ね中空の樽型の形状とする。即ち、図２に示すように、ロータコア１１１の外径（回転軸Ｏからロータコア１１１の外周面までの径方向の距離）が軸方向の中央部に近づくほど大きくなり、且つ、ロータコア１１１を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１の外周面の形状が全体として湾曲して見えるように、ロータコア１１１を構成する。
【００１７】
尚、図２では、ロータコア１１１を構成する各磁性体板の、ステータコア１２１と対向する領域（板厚部分）が斜めに切断されて、ロータコア１１１を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１の外周面の形状が完全に湾曲状になるようにしている。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ロータコア１１１を構成する各磁性体板の、ステータコア１２１と対向する領域は、このように切断されず、回転軸Ｏに平行な向きになるようにしてもよい。この場合、ロータコア１１１を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１を構成する各磁性体板の、ステータコア１２１と対向する領域は、階段状になる。このように、ロータコア１１１を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１を構成する各磁性体板の、ステータコア１２１と対向する領域が、階段状になるようにして、ロータコア１１１の外周面の形状が全体として見た場合に湾曲状に見えるようになっているようにしてもよい（即ち、略湾曲状であればよい）。
【００１８】
更に、本実施形態では、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１の外周面とステータ１２０のティースの先端面との間隔（エアギャップ長）が、軸方向において、略同じ長さになるようにする。そこで、図２に示すように、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１の外周面と、ステータ１２０のティースの先端面とが、略平行になるようにする。尚、前述したように、ロータコア１１１を構成する各磁性体板の、ステータコア１２１と対向する領域と、ステータコア１２１を構成する各磁性体板の、ロータコア１１１と対向する領域とが、回転軸Ｏに平行な向きであるようにしてもよい。このようにする場合、ロータコア１１１を構成する磁性体板と、ステータコア１２１を構成する磁性体板との２つの磁性体板であって、軸方向の位置が略同じ位置にある２つの磁性体板の互いに対向する領域は、何れも回転軸Ｏに略平行な向きになり、略平行になる。従って、このようにした場合も、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１の外周面と、ステータ１２０のティースの先端面とが、略平行になる。
【００１９】
本実施形態では、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ステータ１２０のティースの先端面と、ロータコア１１１の外周面とが、全体として湾曲しているように見えるようにする。このとき、回転軸Ｏからステータ１２０のティースの先端面までの径方向の距離は、軸方向の中央部に近づくほど長くなるようにする。このようにすると、軸方向の中央部において、ステータ１２０のティースの径方向の長さが短くなる。図１に示す例では、上図に示す、軸方向の端におけるティースの先端面の径方向の長さは、下図に示す、軸方向の中央におけるティースの先端面の径方向の長さに比べて、距離Ｌ２だけ短い。そこで、軸方向の中央部においても所望のコイルを巻き回すことができるように、軸方向の中央部におけるステータ１２０のティースの径方向の長さを定める。
【００２０】
以上のように、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１の外周面およびステータ１２０のティースの先端面の曲率を大きくすれば（大きく湾曲させれば）、ロータコア１１１の外周面と対向するティースの先端面の面積を大きくすることができる。ただし、ロータコア１１１の外周面およびステータ１２０のティースの先端面の曲率を大きくし過ぎると、軸方向の中央部において、ステータ１２０のティースの径方向の長さが短くなる。このため、軸方向の中央部において、当該ティースに対して所望のコイルを巻き回すことができなくなる虞がある。例えば、このような観点から、ロータコア１１１の外周面およびステータ１２０のティースの先端面の曲率（湾曲のさせ方）を決定することができる。尚、前述したように、ロータコア１１１を構成する各磁性体板の、ステータコア１２１と対向する領域が、回転軸Ｏに平行な向きである場合、前述した曲率は、例えば、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア１１１を構成する各磁性体板の、ステータコア１２１と対向する領域の中心を単一の曲率（＞０）で結んだ曲線の曲率とすることができる。同様に、ステータコア１２１を構成する各磁性体板の、ロータコア１１１と対向する領域が、回転軸Ｏに平行な向きである場合、前述した曲率は、例えば、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ステータコア１２１を構成する各磁性体板の、ロータコア１１１と対向する領域の中心を単一の曲率（＞０）で結んだ曲線の曲率とすることができる。
【００２１】
軸方向の各位置で、永久磁石と、ロータコアの外周面およびステータのティースの先端面との距離が大きく異なると、軸方向において磁束の分布が大きくなる。そこで、本実施形態では、図２に示すように、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面と、ロータコア１１１の外周面およびステータ１２０のティースの先端面とが、略平行になるようにする。本実施形態では、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面が、ロータコア１１１の外周面およびステータ１２０のティースの先端面と略同じ曲率で湾曲するようにする。従って、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面は、ロータコア１１１の外周面およびステータ１２０のティースの先端面と略平行になり、これらの面の曲率は略同じになる。尚、図１に示す例では、上図において、軸方向の端における、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面の真ん中の位置と、ロータコア１１１の外周面との径方向の距離がＬ３であり、下図において、軸方向の中央における、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面の真ん中の位置と、ロータコア１１１の外周面との径方向の距離も、Ｌ３であることを示す。
【００２２】
以上のようにして永久磁石の外周側の表面が全体として湾曲して見えるようにする場合に、軸方向の各位置で、当該永久磁石の周方向の長さが同じであると、軸方向の中央部の位置においては、ティースの先端面と対向する永久磁石の外周側の表面の面積が、軸方向の端部に比べて小さくなる。このため、軸方向において磁束の分布が大きくなる。そこで、本実施形態では、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊのうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石（例えば、永久磁石１１２ａ、１１２ｂ）の周方向における間隔Ｌ１が、軸方向の各位置で略同じになるように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの周方向の長さを定める。図１に示す例では、上図に示すＬ１と下図に示すＬ１とが全て同じ長さであることを示す。従って、図１の上図と下図に示すように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの周方向の長さは、軸方向の中央部に近づくほど長くなる。
【００２３】
図３は、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外観の一例を示す図である。永久磁石１１２ａ〜１１２ｊは、図３に示す状態で、ロータコア１１１の内部に配置される。図４は、永久磁石１１２ａを、その正面から見た様子の一例を示す図（正面図）である。尚、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊは、同じ構成を有するので、永久磁石１１２ｂ〜１１２ｊを、その正面から見た様子も、図４に示すようになる。
【００２４】
図４に示すように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊを、その正面から見た場合の形状は、同一の２つの等脚台形を、相互に平行な２つの辺のうち長い方の辺同士が重なり合うように組み合わせることにより得られる六角形となる。当該等脚台形の相互に平行な２つの辺のうち短い方の辺４０１、４０２は、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの軸方向の端部に対応する。当該等脚台形の斜辺４０３〜４０４、４０５〜４０６と、当該等脚台形の相互に平行な２つの辺のうち短い方の辺４０１、４０２とのなす角度は、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊのうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔Ｌ１が、軸方向の各位置で略同じになるように定められる。
【００２５】
ここで、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊのうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔Ｌ１は、径方向の各位置で略同じになるようにしてもしなくてもよい。図１および図３に示すように、本実施形態では、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊを、回転軸Ｏに垂直な方向に切った場合の断面の形状を長方形としている。従って、図１および図３に示すように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊのうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔は、内周側の方が外周側よりも短くなる。
【００２６】
以上のような形状を有する永久磁石１１２ａ〜１１２ｊを磁石挿入用穴に挿入することができるようにするために、本実施形態では、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊのそれぞれを以下のように構成する。永久磁石１１２ａ〜１１２ｊは、それぞれ、第１の磁石部分１１２１ａ〜１１２１ｊと、第２の磁石部分１１２２ａ〜１１２２ｊとを有する。第１の磁石部分１１２１ａ〜１１２１ｊと、第２の磁石部分１１２２ａ〜１１２２ｊは、同じ構成である。第１の磁石部分１１２１ａ〜１１２１ｊは、それぞれ、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊを、その軸方向の中央部の位置で、回転軸Ｏに垂直な方向な方向で切ってできる２つの部分のうちの１つであり、第２の磁石部分１１２２ａ〜１１２２ｊは、当該２つの部分の他の１つである。
【００２７】
ここで、第１の磁石部分１１２１ａ〜１１２１ｊおよび第２の磁石部分１１２２ａ〜１１２２ｊを用いてロータコア１１１に永久磁石１１２ａ〜１１２ｊを埋め込む方法の一例を説明する。
まず、前述した構成のロータコア１１１が形成されるように複数の磁性体板を加工する。そして、ロータコア１１１の軸方向の片側半分の領域が構成されるように、ロータコア１１１を構成するために必要な枚数の半分の磁性体板を積層し、磁石挿入用穴の軸方向の片側半分の領域が形成されるようにする。第１の磁石部分１１２１ａの軸方向の両端のうち、周方向の長さが短い方の端部から、当該磁石挿入用穴の軸方向の片側半分の領域に第１の磁石部分１１２１ａを挿入する。このとき、第１の磁石部分１１２１ａの軸方向の両端のうち、周方向の長さが短い方の端部と、ロータコア１１１の軸方向の端部とが略面一になるように、第１の磁石部分１１２１ａを挿入する。その後、第１の磁石部分１１２１ｂ〜１１２１ｊも同様に、当該磁石挿入用穴の軸方向の片側半分の領域に挿入する。
【００２８】
また、ロータコア１１１を構成するために必要な枚数の半分の磁性体板を積層して、磁石挿入用穴の軸方向の片側半分の領域を形成し、第２の磁石部分１１２２ａの軸方向の両端のうち、周方向の長さが短い方の端部から、当該磁石挿入用穴の軸方向の片側半分の領域に第２の磁石部分１１２２ａを挿入する。このとき、第２の磁石部分１１２２ａの軸方向の両端のうち、周方向の長さが短い方の端部と、ロータコア１１１の軸方向の端部とが略面一になるように、第２の磁石部分１１２２ａを挿入する。その後、第２の磁石部分１１２２ｂ〜１１２２ｊも同様に、当該磁石挿入用穴の軸方向の片側半分の領域に挿入する。
【００２９】
以上のようにして第１の磁石部分１１２１ａ〜１１２１ｊが挿入された複数の磁性体板と、第２の磁石部分１１２２ａ〜１１２２ｊが挿入された複数の磁性体板とを組み合わせることにより、ロータコア１１１を構成する。
このとき、磁石挿入用穴の大きさを、第１の磁石部分１１２１ａおよび第２の磁石部分１１２２ｂ〜１１２２ｊの大きさよりも大きめにし、第１の磁石部分１１２１ａおよび第２の磁石部分１１２２ｂ〜１１２２ｊを挿入し易くすることができる。第１の磁石部分１１２１ａおよび第２の磁石部分１１２２ｂ〜１１２２ｊと磁性体板との間に隙間ができる場合には、当該隙間に磁性体材等を挿入し、第１の磁石部分１１２１ａおよび第２の磁石部分１１２２ｂ〜１１２２ｊを固定することができる。
また、以上のようにせずに、例えば、ボンド磁石を用いて磁石挿入用穴内で射出成形を行うにより、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊを形成してもよい。
【００３０】
以上のように本実施形態では、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面と、ロータコア１１１の外周面と、ステータ１２０のティースの先端面とが、略平行になり、且つ、軸方向の中央部に近づくほど、ロータ１１０の外径が大きくなるように、これらの面が全体として湾曲しているように見えるようにする。従って、これらの面を軸方向と平行にした場合に比べ、モータ１００を回転させたときに、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面と、ティースの先端面とが間隔を有した状態で対向する面積を大きくすることができる。よって、ロータ１１０とステータ１２０とが接触することを抑制しつつ、ロータ１１０およびステータ１２０間のエアギャップ部における磁束量を増大させることができるモータを提供することができる。これにより、モータにかけられるトルクを大きくすることができ、所望のトルク特性を満足するモータを小型化することができる。また、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊとロータコア１１１の外周面との間隔と、エアギャップ長とを、軸方向の各位置において略同じにすることができる。従って、軸方向における磁束の分布が大きくなることを抑制することができる。また、軸方向の中央に近づくほど、ロータ１１０の外径を大きくするので、軸方向の中央におけるトルクが低下することを抑制することができる。
【００３１】
（変形例）
以下、本実施形態の変形例を説明する。各比較例の説明において、本実施形態と同じ部分については詳細な説明を省略する。
＜第１の変形例＞
図５は、第１の変形例のモータ５００をその回転軸Ｏに沿って切った場合の断面を示す図である。図５は、図１に対応する図である。図６は、永久磁石５１２ａ〜５１２ｊの外観の一例を示す図である。図６は、図３に対応する図である。
尚、モータ５００をその上側から見た様子、軸方向の中心部でモータ５００をその回転軸Ｏに垂直に切った場合の断面（図５のII−II断面図）、永久磁石５１２ａ〜５１２ｊをその正面から見た様子（正面図）は、それぞれ、図１の上図、図１の下図、図４と同じであるので、これらの図示を省略する。
【００３２】
本実施形態では、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面と、ロータコア１１１の外周面と、ステータ１２０のティースの先端面とを、軸方向の中央に近づくほど、ロータ１１０の外径が大きくなるように全体として湾曲して見えるようにする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、永久磁石の外周側の表面と、ロータコアの外周面と、ステータのティースの先端面とが、略平行になるようにしていれば、これらの面を必ずしも湾曲して見えるようにする必要はない。
【００３３】
図５および図６では、永久磁石５１２ａ〜５１２ｊの外周側の表面と、ロータコア５１１の外周面と、ステータ５２０のティースの先端面とを、平面（屈曲面）とし、軸方向の中央に近づくほど、ロータ５１０の外径が大きくなるようにする場合を例に挙げて示す。従って、図５に示すように、モータ５００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、永久磁石５１２ａ〜５１２ｊの外周側の表面と、ロータコア５１１の外周面と、ステータ５２０のティースの先端面は、軸方向の中央部の位置を屈曲点とする屈曲線状となる。これらの屈曲線の屈曲点は、当該屈曲線の両端よりも外周側に位置する。また、これらの屈曲線は、略平行である。
【００３４】
尚、図５では、表記の都合上、ロータコア５１１を構成する各磁性体板の、ステータコア５２１と対向する領域（板厚部分）が斜めに切断されることにより、ロータコア５１１を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア５１１の外周面が完全に、軸方向の中央部の位置を屈曲点とする屈曲線状になるようにしている。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ロータコア５１１を構成する各磁性体板の、ステータコア５２１と対向する領域は、このように切断されず、回転軸Ｏに平行な向きになるようにしてもよい。この場合、ロータコア５１１を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア５１１を構成する各磁性体板の、ステータコア５２１と対向する領域は、階段状になる。このように、ロータコア５１１を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア５１１を構成する各磁性体板の、ステータコア５２１と対向する領域が、階段状になるようにして、ロータコア５１１の外周面の形状が全体として見た場合に、軸方向の中央部の位置を屈曲点とする屈曲線状に見えるようになっているようにしてもよい。
【００３５】
尚、例えば、ロータコアを回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコアを構成する各磁性体板の、ステータコアと対向する領域の中心を単一の曲率（＞０）で結んだ曲線を描ける場合、ロータコアの外周面の形状が全体として見た場合に湾曲状に見えるようになるとすることができる。一方、ロータコアを回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコアを構成する各磁性体板の、ステータコアと対向する領域の中心を結んだ場合に、軸方向の中央部の位置の屈曲点以外の部分で曲率が０となる場合、ロータコアの外周面の形状が全体として見た場合に、軸方向の中央部の位置を屈曲点とする屈曲線状に見えるようになるとすることができる。以上のことは、ステータコアの形状についても同じである。
【００３６】
図５および図６では、永久磁石５１２ａ〜５１２ｊが、それぞれ、第１の磁石部分５１２１ａ〜５１２１ｊと、第２の磁石部分５１２２ａ〜５１２２ｊとを有する場合を例に挙げて示す。第１の磁石部分５１２１ａ〜５１２１ｊと、第２の磁石部分５１２２ａ〜５１２２ｊは、同じ構成である。第１の磁石部分５１２１ａ〜５１２１ｊは、それぞれ、永久磁石５１２ａ〜５１２ｊを、その軸方向の中央部の位置で、回転軸Ｏに垂直な方向な方向で切ってできる２つの部分のうちの１つであり、第２の磁石部分５１２２ａ〜５１２２ｊは、当該２つの部分の他の１つである。第１の磁石部分５１２１ａ〜５１２１ｊ、第２の磁石部分５１２２ａ〜５１２２ｊは、それぞれ、第１の磁石部分１１２１ａ〜１１２１ｊ、第２の磁石部分１１２２ａ〜１１２２ｊに対応する。ロータコア５１１に永久磁石５１２ａ〜５１２ｊを埋め込む方法は、第１の実施形態と同様の方法で実現することができる。
【００３７】
＜第２の変形例＞
図７は、第２の変形例のモータ７００の構成の一例を示す図である。図７の上図は、モータ７００をその上側から見た様子を示す図である。図７の下図は、軸方向の中心の位置でモータ７００をその回転軸Ｏに垂直に切った場合の断面を示す図である。図７は、図１に対応する図である。図８は、永久磁石７１２ａ〜７１２ｊの外観の一例を示す図である。図８は、図３に対応する図である。図９は、永久磁石７１２ａを、その正面から見た様子（正面図）である。図９は、図４に対応する図である。尚、モータ７００をその回転軸Ｏに沿って切った場合の断面を示す図（図７のＩ−Ｉ断面図）は、図２と同じであるので、その図示を省略する。
【００３８】
本実施形態のように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊのうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔Ｌ１が、軸方向の各位置で略同じになるようにするのが好ましい。モータ１００の回転に伴いティースの先端面と間隔を有した状態で対向する永久磁石１１２ａ〜１１２ｊの外周側の表面の面積の大きさを、軸方向の各位置において略同じにすることができるため、軸方向において磁束の分布が大きくなることを抑制することができるからである。しかしながら、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔は、軸方向の各位置で略同じでなくてもよい。
【００３９】
図９に示すように、永久磁石７１２ａ〜７１２ｊを、その正面から見た場合の形状は、長方形となる。即ち、軸方向の各位置において、永久磁石７１２ａ〜７１２ｊの周方向の長さ（幅）は、略同じである。従って、永久磁石７１２ａ〜７１２ｊのうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石（例えば、永久磁石７１２ａ、７１２ｂ）の周方向における間隔は、軸方向の中央に近づくほど長くなる。図７に示す例では、上図に示すＬ１よりも下図に示すＬ５の方が長いことを示す。図７の上図と下図に示すように、軸方向に垂直に切った場合の永久磁石７１２ａ〜７１２ｊの断面の形状および大きさは、軸方向の位置に関わらず略同じになる。ただし、本実施形態と同様に、第２の変形例においても、ロータコア７１１の外径が軸方向の中央部に近づくほど大きくなり、且つ、ロータコア７１１を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、ロータコア７１１の外周面の形状が全体として湾曲して見えるように、ロータコア７１１を構成する。従って、永久磁石７１２ａ〜７１２ｊの位置は、軸方向の中央に近づくほど外周側に位置する（例えば、図７の上図に示す永久磁石７１２ａの位置よりも、図７の下図に示す永久磁石７１２ａの位置の方が外周側になる）。
【００４０】
図７〜図９では、永久磁石７１２ａ〜７１２ｊが、それぞれ、第１の磁石部分７１２１ａ〜７１２１ｊと、第２の磁石部分７１２２ａ〜７１２２ｊとを有する場合を例に挙げて示す。第１の磁石部分７１２１ａ〜７１２１ｊと、第２の磁石部分７１２２ａ〜７１２２ｊは、同じ構成を有する。第１の磁石部分７１２１ａ〜７１２１ｊは、それぞれ、永久磁石７１２ａ〜７１２ｊを、その軸方向の中央の位置で、回転軸Ｏに垂直な方向な方向で切ってできる２つの部分のうちの１つであり、第２の磁石部分７１２２ａ〜７１２２ｊは、当該２つの部分の他の１つである。第１の磁石部分７１２１ａ〜７１２１ｊ、第２の磁石部分７１２２ａ〜７１２２ｊは、それぞれ、第１の磁石部分１１２１ａ〜１１２１ｊ、第２の磁石部分１１２２ａ〜１１２２ｊに対応する。ロータコア７１１に永久磁石７１２ａ〜７１２ｊを埋め込む方法は、第１の実施形態と同様の方法で実現することができる。
【００４１】
＜その他の変形例＞
本実施形態、第１の変形例、および第２の変形例では、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊ、５１２ａ〜５１２ｊ、７１２ａ〜７１２ｊの内周側の表面も、ロータコア１１１、５１１、７１１の外周面、および、ステータ１２０、５２０のティースの先端面と略平行になるようにした。しかしながら、永久磁石の内周側の表面は、ロータコア１１１、５１１、７１１の外周面、および、ステータ１２０、５２０のティースの先端面と略平行でなくてもよい。例えば、永久磁石の内周側の表面を、回転軸Ｏと平行にしてもよい。このようにすれば、永久磁石の使用量が多くなるが、永久磁石からの磁束量は大きくなる。
【００４２】
また、本実施形態、第１の変形例、および第２の変形例では、インナーロータ型のＩＰＭモータを例に挙げて説明した。しかしながら、モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、永久磁石の表面のうちティースの先端面に最も近い位置にある面と、ティースの先端面とが、略平行であり、モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、ティースの長手方向の長さが異なっている部分があれば、必ずしもインナーロータ型のＩＰＭモータである必要はない。例えば、表面磁石型のモータ（ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータ）であってもよい。この場合、永久磁石と、ステータコアとがエアギャップを有して相互に対向する。従って、ロータコアの外周面の形状は特に限定されない。
【００４３】
また、アウターロータ型のモータであってもよい。アウターロータ型のＩＰＭモータとする場合、ロータコアの内周面が、ステータコアのティースの先端面とエアギャップを介して相互に対向する。また、永久磁石は、ロータコアの内周側の領域に配置される。よって、モータを、その回転軸に沿って切った場合の断面において、永久磁石の内周側の表面と、ロータコアの内周面と、ステータのティースの先端面とが、略平行になるようにする。
【００４４】
また、ラジアルギャップ型のモータに限らず、アキシャルギャップ型のモータであってもよい。本実施形態、第１の変形例、第２の変形例に示すように、ラジアルギャップ型のモータでは、永久磁石と、ステータのティースの先端面とが、径方向において間隔を有して相互に対向する。これに対し、アキシャルギャップ型のモータでは、永久磁石と、ステータのティースの先端面とが、軸方向において間隔を有して相互に対向する。アキシャルギャップ型のモータは、ラジアルギャップ型のモータに比べ、軸方向における磁束の分布が生じづらい。
【００４５】
従って、モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、永久磁石の表面のうちティースの先端面に最も近い位置にある面と、ティースの先端面とが、略平行であり、モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、ティースの長手方向の長さが異なっている部分があれば、永久磁石の表面のうちティースの先端面に最も近い位置にある面や、ティースの先端面や、ロータコアのティースの先端面と対向する面の向きは、図１、図２、図５、図７に示す向きに限定されない。
【００４６】
（比較例）
後述する計算例において、本実施形態および変形例で示したモータ１００、５００、７００に対する比較例となるモータについて説明する。第１の比較例〜第３の比較例では、モータを、その回転軸に沿って切った場合の断面において、永久磁石の外周側の表面と、ロータコアの外周面と、ステータのティースの先端面とを略平行にしない。第４の比較例では、これらの面を略平行にするが、これらの面が軸方向と平行になるように配置される。以下、各比較例について説明する。尚、以下の比較例においては、本実施形態、第１の変形例、および第２の変形例と異なる部分を説明し、同じ部分についての詳細な説明を省略する。
【００４７】
＜第１、第２の比較例＞
図１０は、第１の比較例および第２の比較例のモータ１０００をその回転軸Ｏに沿って切った場合の断面を示す図である。図１０は、図２、図５に対応する図である。
図１０において、ステータ１２０およびステータコア１２１は、本実施形態で示したものと同じである（図２等を参照）。ロータ１０１０は、ロータコア１０１１と、複数の永久磁石とを有する。第１の比較例および第２の比較例においても、本実施形態と同様に１０個の永久磁石を有するものとする。図１０では、これら１０個の永久磁石のうちの２個の永久磁石（永久磁石１０１２ａ、１０１２ｆ）を示す。
【００４８】
本実施形態と同様に、ロータコア１０１１は、その外径が軸方向の中央部に近づくほど大きくなり、且つ、回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、外周面の形状が全体として湾曲して見えるように構成される。また、ロータコア１０１１の外周面と、ステータ１２０のティースの先端面とが略平行になるようにする。
【００４９】
第１の比較例および第２の比較例では、図１０に示すように、永久磁石の外周側の表面を、軸方向の中央部で内周側に屈曲する屈曲面とする。この屈曲面は、平面である。また、この屈曲面の屈曲点は、当該屈曲面の両端よりも外周側に位置する。従って、モータ１０００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、永久磁石の外周側の表面は、軸方向の中央の位置を屈曲点とする屈曲線となる。尚、永久磁石は、第１の変形例で説明した永久磁石５１２ａ〜５１２ｊと同じもので実現することができる。従って、ロータコア１０１１は、本実施形態のロータコア１１１と、磁石挿入用穴が異なるものになる。
以上のようにしてロータコア１０１１および永久磁石を構成することにより、第１の比較例および第２の比較例では、図１０に示すように、永久磁石１０１２ａ、１０１２ｆの外周側の表面と、ロータコア１０１１の外周面、および、ステータ１２０のティースの先端面とは略平行ではなくなる。
【００５０】
第１の比較例では、本実施形態で説明したように、１０個の永久磁石のうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔が、軸方向の各位置で略同じになるようになるようにする（このことは、図１の上図に示すＬ１と下図に示すＬ１とが全て同じ長さであることに対応する）。
第２の比較例では、第２の変形例で説明したように、１０個の永久磁石のうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔が、軸方向の各位置で略同じでなく、軸方向の中央部に近づくほど長くなるようにする（このことは、図７の上図に示すＬ１よりも図７の下図に示すＬ５の方が長いことに対応する）。この場合、第２の変形例で説明したように、軸方向の各位置において、永久磁石の周方向の長さ（幅）は、略同じになる。
【００５１】
＜第３の比較例＞
図１１は、第３の比較例のモータ１１００をその回転軸Ｏに沿って切った場合の断面を示す図である。図１１は、図２、図５、図１０に対応する図である。図１２は、永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊの外観の一例を示す図である。図１２は、図３、図６、図８に対応する図である。
【００５２】
図１１において、ステータ１２０およびステータコア１２１は、本実施形態で示したものと同じである（図２等を参照）。ロータ１１１０は、ロータコア１１１１と、複数の永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊとを有する。
本実施形態と同様に、ロータコア１１１１は、その外径が軸方向の中央部に近づくほど大きくなり、且つ、回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、外周面の形状が全体として湾曲して見えるように構成される。また、ロータコア１１１１の外周面と、ステータ１２０のティースの先端面とが略平行になるようにする。
【００５３】
第３の比較例では、図１１および図１２に示すように、永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊは、薄板状（薄厚の直方体形状）である。永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊは、その板面が回転軸Ｏと略平行になるように配置される。従って、図１１に示すように、永久磁石１１１２ａ、１１１２ｆの外周側の表面と、ロータコア１１１１の外周面、および、ステータ１２０のティースの先端面とは略平行ではなくなる。
第３の比較例では、第２の変形例で説明したように、１０個の永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊのうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔が、軸方向の各位置で略同じでなく、軸方向の中央部に近づくほど長くなるようにする（このことは、図７の上図に示すＬ１よりも図７の下図に示すＬ５の方が長いことに対応する）。この場合、第２の変形例で説明したように、軸方向の各位置において、永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊの周方向の長さ（幅）は、略同じになる。
【００５４】
尚、第３の比較例では、永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊを薄板状にしている。従って、本実施形態、第１の変形例、第２の変形例、第１の比較例、および第２の比較例のように、第１の磁石部分および第２の磁石部分に分けなくても、永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊを、ロータコア１１１１を構成する磁性体板に形成する磁石挿入用穴に挿入することができる。ロータコア１１１１を構成する磁性体板に形成する磁石挿入用穴は、永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊの形状および大きさに合うように形成されることは勿論である。
【００５５】
＜第４の比較例＞
図１３は、第４の比較例のモータ１３００をその回転軸Ｏに沿って切った場合の断面を示す図である。図１３は、図２、図５、図１１に対応する図である。第４の比較例は、特許文献１に記載のような一般的なモータの形状である。
【００５６】
図１３において、モータ１３００は、ロータ１３１０とステータ１３２０とを有する。
ロータ１３１０は、ロータコア１３１１と、複数の永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊとを有する。永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊは、第３の比較例で示したものと同じものである（図１２を参照）。従って、図１３に示すように、永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｊは、その板面が回転軸Ｏと略平行になるように配置される。
【００５７】
図１３に示すように、ロータコア１０１１は、軸方向の各位置において、その外径が、略同じになるように構成される。図１３に示すように、ロータコア１０１１を、回転軸Ｏに沿って切った場合の断面の形状は、概ね、回転軸Ｏを対称軸として線対称となる位置に配置される２つの長方形となる。また、この２つの長方形の中に、長方形の永久磁石１１１２ａ、１１１２ｆが現れる。
【００５８】
また、ステータコア１３２１は、軸方向の各位置において、回転軸Ｏからステータ１３２０のティースの先端面までの径方向の距離が、略同じになるように構成される。図１３に示すように、ステータコア１３２１を、回転軸Ｏに沿って切った場合の断面の形状は、概ね、回転軸Ｏを対称軸として線対称となる位置に配置される２つの長方形となる。
【００５９】
以上のように、第４の比較例では、永久磁石１１１２ａ、１１１２ｆの外周側の表面と、ロータコア１３１１の外周面と、ステータ１３２０のティースの先端面とは略平行ではあるが、何れも回転軸Ｏに平行になるように配置される。
【００６０】
（計算例）
以下に、本実施形態、第１の変形例、第２の変形例、第１の比較例、第２の比較例、第３の比較例、および第４の比較例のモータのそれぞれについて、同一の条件で運転させた場合のトルクを数値解析により導出した。本実施形態、第１の変形例、第２の変形例、第１の比較例、第２の比較例、および第３の比較例では、軸方向の両端（上端下端）におけるロータの外径は４０ｍｍ、軸方向の中央部の位置におけるロータの外径は４５ｍｍとした。第４の比較例では、ロータの外径は、軸方向の位置によらず４０ｍｍとした。本実施形態、第２の変形例、第１の比較例、第２の比較例、および第３の比較例では、第４の比較例に対し、ロータコアとエアギャップを介して対向するティースの先端面の面積が０．６％程度増加する。ステータコアの外径と、ステータコイルの巻き数および巻き方は、全ての場合で同じである。各部を構成する材料（材質）も、全ての場合で同じである。
【００６１】
図１４は、モータにかかるトルクと時間との関係の計算結果を示す図（グラフ）である。図１４では、トルクの値を相対値で示す（図１４の縦軸に示すトルクの値は無次元量である）。図１４において、グラフ１４０１は、本実施形態のモータにかかるトルクを示し、グラフ１４０２は、第１の変形例のモータにかかるトルクを示し、グラフ１４０３は、第２の変形例のモータにかかるトルクを示し、グラフ１４０４、１４０５、１４０６、１４０７は、それぞれ、第１の比較例、第２の比較例、第３の比較例、第４の比較例のモータにかかるトルクを示す。
また、表１は、それぞれの場合のモータにかかるトルクの時間平均値を、第４の比較例にかかるトルクの時間平均値で割った値であるトルク変化率を示す。
【００６２】
【表１】
2020010426.tif 000003
【００６３】
表１において、樽型とは、軸方向の中央部に近づくほどロータコアの外径が大きくなるように、ロータコアの外周面の形状が湾曲して見えるようにしたことを示す（実施形態、第２の変形例、第１〜第３の比較例（図２を参照））。このとき、モータを、その回転軸に沿って切った場合の断面において、ロータコアの外周面が、前述した階段状になるようして、ロータコアの外周面の形状が全体として湾曲して見えるようにした（ロータコアを構成する磁性体板の、ロータコアの外周面に位置する部分のそれぞれは、軸方向に平行になるようにした）。軸方向の中央部に近づくほどロータコアの外径が大きくなるように、ロータコアの外周面の形状が、軸方向の中央部で屈曲した屈曲面状に見えるようにしたことを示す（第１の変形例（図５を参照））。このとき、モータを、その回転軸に沿って切った場合の断面において、ロータコアの外周面が、前述した階段状になるようして、ロータコアの外周面の形状が、全体として軸方向の中央部の位置で屈曲する屈曲面状に見えるようにした（ロータコアを構成する磁性体板の、ロータコアの外周面に位置する部分のそれぞれは、軸方向に平行になるようにした）。円筒型とは、軸方向の各位置においてロータコアの外径が略同じになるようにしたことを示す（第４の比較例（図１３を参照））。円弧磁石とは、ロータコアの外周面と略平行になるように永久磁石の外周側の表面の形状が湾曲して見えるようにしたことを示す（実施形態、第２の変形例（図２、図３等を参照））。斜め磁石とは、永久磁石の外周側の表面を、軸方向の中央部で内周側に屈曲する屈曲面としたことを示す（第１の変形例、第１の比較例、第２の比較例（図６、図１０を参照））。直立磁石とは、永久磁石を薄板状にしたことを示す（第３の比較例、第４の比較例（図１１〜図１３を参照））。磁石間距離一定とは、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔を、軸方向の各位置で略同じにしたことを示す（実施形態、第１の変形例、第１の比較例（図１を参照））。磁石幅一定とは、軸方向の各位置において、永久磁石の周方向の長さ（幅）を、略同じにしたことを示す（第２の変形例、第２の比較例、第３の比較例、第４の比較例（図７を参照））。
【００６４】
表１に示すように、モータを、その回転軸に沿って切った場合の断面において、永久磁石の外周側の表面と、ロータコアの外周面と、ステータのティースの先端面とが、略平行になり、且つ、軸方向の中央部に近づくほど、ロータの外径が大きくなるようにする（樽型と円弧磁石とを採用するか、または、斜め平面樽型と斜め磁石とを採用する）ことにより、第４の比較例で示す一般的なモータよりも大きなトルクをかけられることが分かる（表１の本実施形態、第１の変形例、および第２の変形例の欄、および、図１４のグラフ１４０１、１４０２、１４０３を参照）。
【００６５】
これに対し、モータを、その回転軸に沿って切った場合の断面において、軸方向の中央部に近づくほど、ロータの外径が大きくなるようにしても、永久磁石の外周側の表面と、ロータコアの外周面と、ステータのティースの先端面とが、略平行でないと（樽型としても円弧磁石を採用しないと）、モータにかけられるトルクが、第４の比較例で示す一般的なモータにかけられるトルクよりも小さくなることが分かる（表１の第１〜第３の比較例の欄、および、図１４のグラフ１４０４〜１４０６を参照）。
【００６６】
また、モータを、その回転軸に沿って切った場合の断面において、永久磁石の外周側の表面と、ロータコアの外周面と、ステータのティースの先端面とが、略平行になり、且つ、軸方向の中央部に近づくほど、ロータの外径が大きくなるようにするだけでなく、更に、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔を、軸方向の各位置で略同じにすることにより（磁極間距離一定とすることにより）、このようにしない場合に比べ（磁極幅一定とする場合に比べ）、モータにかけられるトルクをより一層大きくすることができることが分かる（表１の本実施形態および第１の変形例の欄と第２の変形例の欄、並びに、図１４のグラフ１４０１、１４０２とグラフ１４０３を参照）。
【００６７】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００６８】
（請求項との関係）
以下に、以上の説明において、請求項との関係の一例を説明する。尚、請求項の記載が明細書の記載に限定されないことは、前述した通りである。
＜請求項１＞
永久磁石の表面のうち、ステータ側を向く面は、図１に示す例では、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊを示す長方形の２つの長辺のうち、ティースの先端面に近い方の長辺（外側にある長辺）の位置の面である。このように、ラジアルギャップ型のモータでは、永久磁石の表面のうち、ステータ側を向く面は、永久磁石の表面のうち、ロータの外周側に位置する面になる。アキシャルギャップ型のモータでは、永久磁石の表面のうち、モータの軸方向の端に位置する面になる。このように、ステータ側を向く面は、例えば、ロータおよびスタータが対向する方向（ラジアルギャップ型のモータでは径方向、アキシャルギャップ型のモータでは軸方向）において対向する永久磁石の表面のうち、ティースの先端面に近い方の位置にある面である。
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記永久磁石の対向面および前記ティースの先端面は、略平行であることは、例えば、図２、図５に示すように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊ、５１２ａ〜５１２ｊの外周側の表面と、ステータ１２０、５２０のティースの先端面とが、略平行であることに対応する。
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記ティースの長手方向の長さが異なっている部分があることは、例えば、図２、図５において、ステータ１２０、５２０のティースのＸ軸方向の長さが異なっている部分があることに対応する。
＜請求項２＞
前記永久磁石の対向面および前記ティースの先端面が、全体として湾曲状に見えるようになっていることは、例えば、図２に示すように、モータ１００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、永久磁石１１２ａ、１１２ｆの外周側の表面、および、ステータ１２０のティースの先端面が、全体として湾曲して見えるようになっていることに対応する。前記永久磁石の対向面および前記ティースの先端面が、全体として１つの屈曲点で屈曲した屈曲線状に見えるようになっていることは、例えば、図５に示すように、モータ５００を回転軸Ｏに沿って切った場合の断面において、永久磁石５１２ａ、５１２ｆの外周側の表面、および、ステータ５２０のティースの先端面が、全体として軸方向の中央部の位置を屈曲点とする屈曲線状に見えるようになっていることに対応する。
このようにしなくてもよいことは、第１の変形例で説明した通りである。
＜請求項３＞
前記永久磁石の対向面および前記ティースの先端面は、前記ロータの回転に伴い、前記モータの径方向において間隔を有した状態で相互に対向することは、例えば、図１、図５、図７に示すように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊ、５１２ａ〜５１２ｊ、７１２ａ〜７１２ｊの外周側の表面と、ステータ１２０、５２０のティースの先端面とが、径方向において間隔を有した状態で相互に対向すること（ラジアルギャップ型のモータとすること）に対応する。
前記ティースの、前記モータの径方向における長さは、前記回転軸に平行な方向の中央部に近い位置であるほど、短いことは、例えば、図２、図５に示すように、ステータ１２０、５２０のティースの先端面が、軸方向の中央部に近い位置であるほど、モータ１００、５００の外周側に位置することに対応する（図２、図５において、径方向は、Ｘ軸方向である）。
以上のようにしなくてもよいことは、＜その他の変形例＞の項で説明した通りである。
＜請求項４＞
前記ロータは、前記ステータよりも、前記モータの回転軸に近い位置にあることは、例えば、図１、図５、図７に示すように、ロータ１１０、５１０、７１０が、ステータ１２０、５２０、７２０よりも回転軸Ｏに近い位置にあること（インナーロータ型のモータとすること）に対応する。
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記永久磁石の対向面は、前記回転軸に平行な方向の中央部に近い位置であるほど、前記モータの外周側に位置することは、例えば、図２、図５に示すように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊ、５１２ａ〜５１２ｊの外周側の表面が、軸方向の中央部に近い位置であるほど、モータ１００、５００の外周側に位置することに対応する。
以上のようにしなくてもよいことは、＜その他の変形例＞の項で説明した通りである。
＜請求項５＞
前記永久磁石の、前記モータの周方向における長さは、前記回転軸に平行な方向の中央部に近いほど大きいことは、例えば、図４に示すように、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊを、その正面から見た場合の形状が、軸方向の中央部に近づくほど幅広の六角形（同一の２つの等脚台形を、相互に平行な２つの辺のうち長い方の辺同士が重なり合うように組み合わせることにより得られる六角形）であることに対応する。
前記モータの周方向において相互に隣り合う位置にある２つの前記永久磁石の間隔は、前記回転軸に平行な方向において、略同じであることは、例えば、永久磁石１１２ａ〜１１２ｊのうち、周方向において間隔を有して相互に隣り合う２つの永久磁石の周方向における間隔Ｌ１が、軸方向の各位置で略同じである（図１の上図に示すＬ１と下図に示すＬ１とが全て同じ長さである）ことに対応する。
以上のようにしなくてもよいことは、第２の変形例で説明した通りである。
＜請求項６＞
ロータコアは、例えば、図１、図５、図７に示すロータコア１１１、５１１、７１１に対応する。
ロータコアの対向面は、例えば、図１、図５、図７に示すロータコア１１１、５１１、７１１の外周側の表面に対応する。
前記モータの回転軸に沿って切った場合の断面において、前記ティースの長手方向において、前記ロータコアの長さが異なっている部分があることは、例えば、図２、図５において、ロータコア１１１、５１１のＸ軸方向の長さが異なっている部分があることに対応する。
以上のようにしなくてもよいことは、＜その他の変形例＞の項で説明した通りである。
【符号の説明】
【００６９】
１００・５００・７００：モータ、１１０・５１０・７１０：ロータ、１１１・５１１・７１１：ロータコア、１１２ａ〜１１２ｊ・５１２ａ〜５１２ｊ・７１２ａ〜７１２ｊ：永久磁石、１２０・５２０：ステータ、１２１・５２１：ステータコア
【図１】
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【図２】
2020010426.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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