(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置されるとともに、前記ロータコアの一体形成された突極が各マグネット間に空隙を以て配置され、前記突極を他方の磁極として機能するように構成されたロータであって、
ステータに対するロータの空隙のうち、前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１＜Ｂ／Ａに設定されていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．２５＜Ｂ／Ａ＜１．６の範囲内に設定されていることを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１＜Ｂ／Ａ＜１．５５の範囲内に設定されていることを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項３に記載のロータにおいて、
前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．１５＜Ｂ／Ａ＜１．２５の範囲内に設定されていることを特徴とするロータ。
【請求項５】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．２＜Ｂ／Ａ＜１．４の範囲内に設定されていることを特徴とするロータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータにおいて、
前記マグネット及び前記突極の数がそれぞれ奇数に設定され、前記マグネットと前記突極とが１８０°反対位置に配置されて構成されていることを特徴とするロータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンシクエントポール型構造を採用したロータ、及びそのロータを備えるモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータに用いられるロータとしては、例えば特許文献１にて示されているように、ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置され、該コアに一体形成された突極が各マグネット間に配置され、該突極を他方の磁極として機能させる所謂コンシクエントポール型構造のロータが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２７１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のようなコンシクエントポール型構造のロータは、磁束の強制力（誘導）のあるマグネットと、磁束の強制力のない突極とが混在する磁極にて構成されているため、磁気的にアンバランスが生じ易く、このことが振動増加等の回転性能の悪化に繋がっている。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、低振動化を図り、回転性能を向上することができるロータ、及びそのロータを備えたモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ロータコアの周方向に一方の磁極のマグネットが複数配置されるとともに、前記ロータコアの一体形成された突極が各マグネット間に空隙を以て配置され、前記突極を他方の磁極として機能するように構成されたロータであって、ステータに対するロータの空隙のうち、前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１＜Ｂ／Ａに設定されていることをその要旨とする。
【０００７】
この発明では、ステータに対するロータの空隙のうち、マグネット側の最短空隙距離Ａと突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１＜Ｂ／Ａのいずれかの適正値に設定される。これにより、ロータ回転時の振動の要因となるラジアル脈動、ロータアンバランス力、及びトルクリップルの低減が可能となり（図３〜図５参照）、ロータの回転性能の向上に寄与できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．２５＜Ｂ／Ａ＜１．６の範囲内に設定されていることをその要旨とする。
【０００９】
この発明では、マグネット側の最短空隙距離Ａと突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．２５＜Ｂ／Ａ＜１．６の範囲内のいずれかに設定される。これにより、ラジアル脈動の低減に加え、ロータアンバランス力を効果的に低減でき（図４参照）、ロータの回転性能をより確実に向上できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１＜Ｂ／Ａ＜１．５５の範囲内に設定されていることをその要旨とする。
【００１１】
この発明では、マグネット側の最短空隙距離Ａと突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１＜Ｂ／Ａ＜１．５５の範囲内のいずれかに設定される。これにより、ラジアル脈動の低減に加え、トルクリップルを効果的に低減でき（図５参照）、ロータの回転性能をより確実に向上できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のロータにおいて、前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．１５＜Ｂ／Ａ＜１．２５の範囲内に設定されていることをその要旨とする。
【００１３】
この発明では、マグネット側の最短空隙距離Ａと突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．１５＜Ｂ／Ａ＜１．２５の範囲内のいずれかに設定される。これにより、トルクリップルを一層効果的に低減でき（図５参照）、ロータの回転性能をより確実に向上できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記マグネット側の最短空隙距離Ａと前記突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．２＜Ｂ／Ａ＜１．４の範囲内に設定されていることをその要旨とする。
【００１５】
この発明では、マグネット側の最短空隙距離Ａと突極側の最短空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１．２＜Ｂ／Ａ＜１．４の範囲内のいずれかに設定される。これにより、ラジアル脈動の低減に加え、ロータアンバランス力及びトルクリップルをともに効果的に低減でき（図４及び図５参照）、ロータの回転性能をより確実に向上できる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータにおいて、前記マグネット及び前記突極の数がそれぞれ奇数に設定され、前記マグネットと前記突極とが１８０°反対位置に配置されて構成されていることをその要旨とする。
【００１７】
この発明では、マグネット及び突極の数が奇数で、マグネットと突極とが１８０°反対位置に配置されて構成される。即ち、マグネットと突極とが１８０°反対位置に配置される構成では、磁気的なアンバランスが生じてロータ回転時の振動が増大しがちであるため、上記のようにマグネット側と突極側との空隙距離の比Ｂ／Ａの適正化を図り、低振動化する意義は大きい。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータを備えたモータである。
この発明では、上記のロータを用いることで低振動の回転性能の向上が図られたモータを提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低振動化を図り、回転性能を向上することができるロータ、及びそのロータを備えたモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態におけるモータの平面図である。
【図２】同実施形態におけるモータの部分拡大図である。
【図３】同実施形態における空隙距離比Ｂ／Ａとラジアル脈動との関係を示す特性図である。
【図４】同実施形態における空隙距離比Ｂ／Ａとロータアンバランス力との関係を示す特性図である。
【図５】同実施形態における空隙距離比Ｂ／Ａとトルクリップル比との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２は、インナロータ型のブラシレスモータＭを示す。本実施形態のモータＭに用いるロータ１０は、回転軸１１の外周面に磁性金属材料よりなる略円環状のロータコア１２が固着されており、該コア１２の外周部の周方向にＮ極のマグネット１３が７個配置されるとともに、該コア１２の外周部に一体形成された突極１２ａが各マグネット１３間に配置されている。つまり、各マグネット１３及び突極１２ａは等角度間隔に交互に配置（この場合、マグネット１３と突極１２ａとが１８０°反対位置に配置）され、ロータ１０は、Ｎ極のマグネット１３に対して突極１２ａをＳ極として機能させる１４磁極の所謂コンシクエントポール型にて構成されている。尚、ステータ２０には、ステータコア２１の１２個のティース２１ａにコイル２２が巻回された１２磁極で構成されたものが用いられる。
【００２２】
ロータ１０のマグネット１３は、突極１２ａよりも周方向長さが若干大きく、平坦な内側面１３ａと湾曲形状をなす外側面１３ｂとを有する略四角柱状に形成されている。マグネット１３は、その内側面１３ａがロータコア１２の隣接する突極１２ａ間に設けた平坦な固着面１２ｂに固着され、隣接の突極１２ａとの間に周方向の空隙Ｓ１が設けられている。各マグネット１３の外側面１３ｂは、同一円周上に位置する湾曲形状にて形成されている。
【００２３】
突極１２ａは、マグネット１３との空隙Ｓ１分若干小さく、略扇状に径方向外側に突出する形状をなしており、湾曲形状をなす外側面１２ｃを有している。各突極１２ａの外側面１２ｃは、その周方向中央部が周方向両端部よりも径方向外側に相対的に凸となる湾曲形状、換言すれば周方向中央部から周方向端部に向かうほど曲線的に次第に径方向内側に後退する湾曲形状にて形成されている。尚、外側面１２ｃの曲率は個々の外側面１２ｃで一定であり、周方向中央部から両側に対称となっている。
【００２４】
また、突極１２ａ及びマグネット１３の両外側面１２ｃ，１３ｂにおいて、突極１２ａ側の外側面１２ｃがマグネット１３側の外側面１３ｂよりも相対的に径方向内側に位置するように構成されている。即ち、ステータ２０（ティース２１ａの先端面）に対するロータ１０の空隙Ｓ２において、突極１２ａ側の空隙距離Ｂ（この場合、周方向中央部における最短空隙距離）がマグネット１３側の空隙距離Ａ（周方向に一定、即ち周方向のいずれも最短空隙距離）よりも大きく設定されている。
【００２５】
ここで、ステータ２０に対する突極１２ａ側とマグネット１３側それぞれの空隙距離Ｂ，Ａの比Ｂ／Ａを変化させたとき、ラジアル脈動比を図３に、ロータアンバランス力比を図４に、トルクリップル比を図５にそれぞれ示す。このラジアル脈動、ロータアンバランス力、及びトルクリップルは、それぞれロータ１０の回転時の振動を増大させる要因である。
【００２６】
図３では、Ｂ／Ａを変化させたときのラジアル脈動比が示され、Ｂ／Ａ＝１、即ち突極１２ａ側とマグネット１３側の各空隙距離Ｂ，Ａを同じとしたときのラジアル脈動を「１」とすると、そのＢ／Ａが大きくなるに連れて（突極１２ａがマグネット１３よりも内側に位置するに連れて）、ラジアル脈動は「１」から略一定に減少していく。詳しくは、Ｂ／Ａ＝１．２のときにラジアル脈動は約「０．８９」、Ｂ／Ａ＝１．４のときにラジアル脈動は約「０．８」、Ｂ／Ａ＝１．６のときにラジアル脈動は約「０．７２」というように減少していく。つまり、１＜Ｂ／Ａとすれば、ラジアル脈動の低減が見込める。
【００２７】
次いで図４では、Ｂ／Ａを変化させたときのロータアンバランス力比が示され、上記と同様、Ｂ／Ａ＝１としたときのロータアンバランス力を「１」とすると、そのＢ／Ａが大きくなるに連れてロータアンバランス力は減少し、最小値を経て若干ではあるが増加に転じる。詳しくは、Ｂ／Ａ＝１からＢ／Ａ＝１．４まではロータアンバランス力が減少する範囲であり、Ｂ／Ａ＝１．４に近づくほど減少幅が次第に小さくなっていき、そのＢ／Ａ＝１．４で約「０．３」の最小値となる。Ｂ／Ａ＝１．４からＢ／Ａ＝１．６まではロータアンバランス力は若干ではあるが増加する範囲であり、Ｂ／Ａ＝１．６で約「０．４」まで増加する。つまり、１＜Ｂ／Ａとすれば、少なくとも測定したＢ／Ａ＝１．６まではロータアンバランス力の低減が見込め、１．２５＜Ｂ／Ａ＜１．６の範囲内では特に、Ｂ／Ａ＝１のときのロータアンバランス力の略４０％以下となり、ロータアンバランス力の低減効果が大である。
【００２８】
次いで図５では、Ｂ／Ａを変化させたときのトルクリップル比が示され、上記と同様、Ｂ／Ａ＝１としたときのトルクリップルを「１」とすると、そのＢ／Ａが大きくなるに連れてトルクリップルは一端減少し、最小値を経て再び増加するように変化する。詳しくは、Ｂ／Ａ＝１からＢ／Ａ＝１．２まではトルクリップルが減少する範囲であり、Ｂ／Ａ＝１．２に近づくほど減少幅が次第に小さくなっていき、そのＢ／Ａ＝１．２で約「０．４７」の最小値となる。Ｂ／Ａ＝１．２からＢ／Ａ＝１．６まではトルクリップルは増加する範囲であり、Ｂ／Ａ＝１．２から次第に増加幅も次第に大きくなっていき、Ｂ／Ａ＝１．５５でＢ／Ａ＝１と同等のトルクリップルとなる。Ｂ／Ａ＝１．５５以降はそのまま増加していく。つまり、１＜Ｂ／Ａ＜１．５５とすればトルクリップルの低減が見込め、１．１５＜Ｂ／Ａ＜１．２５の範囲内では特に、Ｂ／Ａ＝１のときのトルクリップルの略半分以下となり、トルクリップルの低減効果が大である。
【００２９】
これらを踏まえ、本実施形態のロータ１０では、ステータ２０に対する突極１２ａ側とマグネット１３側それぞれの空隙距離Ｂ，Ａの比Ｂ／Ａが１＜Ｂ／Ａ＜１．５５の範囲内のいずれかに設定されている。これにより、ロータ１０の回転時の振動に繋がるラジアル脈動（図３）、ロータアンバランス力（図４）、及びトルクリップル（図５）の低減が可能となり、特にロータアンバランス力の低減を重視するものではＢ／Ａを「１．４」付近に、トルクリップルの低減を重視するものにおいてはＢ／Ａを「１．２」付近に設定する。このように本実施形態では、ロータ１０の回転時の振動に繋がる各要因の低減が図られ、ロータ１０の回転性能の向上が図られている。
【００３０】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、ステータ２０に対するロータ１０の空隙Ｓ２のうち、マグネット１３側の空隙距離Ａと突極１２ａ側の空隙距離Ｂとの比Ｂ／Ａが、１＜Ｂ／Ａのいずれかの適正値に設定されている。これにより、ロータ１０の回転時の振動の要因となるラジアル脈動、ロータアンバランス力、及びトルクリップルをそれぞれ低減でき（図３〜図５参照）、ロータ１０の回転性能の向上を図ることができる。つまり、回転性能の向上したモータＭとして提供することができる。
【００３１】
因みに、空隙距離Ａ，Ｂの比Ｂ／Ａを１．２５＜Ｂ／Ａ＜１．６の範囲内のいずれかに設定することで、ラジアル脈動の低減に加え、ロータアンバランス力を効果的に低減することができる。
【００３２】
また、空隙距離Ａ，Ｂの比Ｂ／Ａを１＜Ｂ／Ａ＜１．５５の範囲内のいずれかに設定することで、ラジアル脈動の低減に加え、トルクリップルを効果的に低減することができる。この場合更に、空隙距離Ａ，Ｂの比Ｂ／Ａを１．１５＜Ｂ／Ａ＜１．２５の範囲内のいずれかに設定することで、トルクリップルを一層効果的に低減することができる。
【００３３】
また、空隙距離Ａ，Ｂの比Ｂ／Ａを１．２＜Ｂ／Ａ＜１．４の範囲内のいずれかに設定することで、ラジアル脈動の低減に加え、ロータアンバランス力及びトルクリップルをともに効果的に低減することができる。
【００３４】
（２）上記実施形態では、マグネット１３及び突極１２ａの数が奇数で、マグネット１３と突極１２ａとが１８０°反対位置に配置されて構成されている。即ち、マグネット１３と突極１２ａとが１８０°反対位置に配置される構成では、磁気的なアンバランスが生じてロータ１０の回転時の振動が増大しがちであるため、上記のようにマグネット１３側と突極１２ａ側との空隙距離Ａ，Ｂの比Ｂ／Ａの適正化を図り、低振動化する意義は大きい。
【００３５】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態についての数値範囲は、状況等に応じて適宜変更してもよい。
・上記実施形態について、突極１２ａ及びマグネット１３の両外側面１２ｃ，１３ｂの形状を適宜変更してもよい。マグネット１３側の外側面１３ｂを同一円周となる湾曲形状とし、突極１２ａ側の外側面１２ｃをそれよりも曲率の大きい湾曲形状としたが、逆であってもよい。また、両外側面１２ｃ，１３ｂがそれぞれ同一円周の湾曲形状としてもよく、また両外側面１２ｃ，１３ｂともそれぞれ曲率の大きい湾曲形状としてもよい。また、外側面１２ｃ，１３ｂの湾曲形状を曲率一定とするのみならず、曲率を周方向で変化させる形状や、直線的に変化する形状であってもよい。
【００３６】
またこれらの他にも、マグネット１３の形状や、突極１２ａを含むロータコア１２の形状を適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、７個の突極１２ａと７個のマグネット１３とで構成した１４磁極のロータ１０に適用したが、磁極数を適宜変更してもよい。これに伴い、ステータ２０側の磁極数も適宜変更する。
【００３７】
・上記実施形態では、インナロータ型のモータＭに用いられるロータ１０に適用したが、アウタロータ型のモータのロータに適用してもよい。この場合、ロータとステータとの径方向の対向関係が逆になる。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ロータ、１２…ロータコア、１２ａ…突極、１３…マグネット、２０…ステータ、Ｓ１，Ｓ２…空隙、Ａ，Ｂ…空隙距離（最短空隙距離）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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