(57)【要約】【課題】マグネット補助型のリラクタンスモータにおいて、出力向上を図りつつ、コギングトルクとトルクリップルをバランス良く低減させる。【解決手段】ロータ３は、リラクタンストルクとマグネットトルクとによりロータを回転させるマグネット補助型リラクタンスモータに使用される。ロータ３は、断面円弧状のＳ極マグネット２６ｓと、Ｎ極マグネット２６ｎを備える。マグネット２６ｓ,２６ｎは、各極３個ずつ設けられ、その凸側部位をロータ中心Ｏｒ側に向けた状態でロータ３内に埋設されている。Ｓ,Ｎ極マグネット２６ｎ,２６ｓの円弧の中心Ｏｓ,Ｏｎと、ロータ３の中心Ｏｒとの間の各距離Ｒｓ,Ｒｎは異なっており（Ｒｓ≠Ｒｎ）、両者の比は０.９２（Ｒ1／Ｒ2＝０.９２）となっている。そして、最内層のＳ極マグネット２６ｓの外周部４１は、極ゾーンＳ１,Ｓ２から隣接する極ゾーンＮ１,Ｎ２側に跨って配置されている。【選択図】図５
2014039399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相の巻線を備えたステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されその内部に複数個の永久磁石が埋設されたロータと、を備え、前記複数個の永久磁石の各磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、前記ロータに前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、前記ｄ軸方向とｑ軸方向の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクと、前記永久磁石によって発生するマグネットトルクとにより前記ロータを回転させるマグネット補助型リラクタンスモータに使用されるロータであって、
前記複数個の永久磁石は、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面円弧状の永久磁石と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面円弧状の永久磁石とからなり、
前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、その凸側部位をそれぞれ前記ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に埋設され、
前記ロータの断面を、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、各該ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記永久磁石は、前記第２磁極側の前記永久磁石と干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されてなることを特徴とするマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータ。
【請求項２】
請求項１記載のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、
前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、前記ロータ内にそれぞれ複数個埋設され、
前記第１磁極を形成する前記永久磁石は、前記ロータの外側に位置する第１中心点を同一の中心として層状に配置され、
前記第２磁極を形成する前記永久磁石は、前記ロータの外側に位置する第２中心点を同一の中心として層状に配置され、
前記第１中心点と前記第２中心点は、前記ロータの回転中心との距離がそれぞれ異なる位置に配置されることを特徴とするマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータ。
【請求項３】
請求項２記載のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、前記磁極数が４のとき、前記第１中心点と前記ロータの回転中心との距離（Ｒ1）と、前記第２中心点と前記ロータの回転中心との距離（Ｒ2）の比が０.９２（Ｒ1／Ｒ2＝０.９２）であることを特徴とするマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータ。
【請求項４】
請求項１記載のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、
前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、前記ロータ内にそれぞれ複数個埋設され、
前記第１磁極を形成する複数個の前記永久磁石と前記第２磁極を形成する複数個の前記永久磁石はそれぞれ同じ半径を有し、前記ロータの外側の異なる位置をそれぞれの中心として配置され、
前記第１磁極を形成する前記永久磁石の半径の中心と、前記第２磁極を形成する前記永久磁石の半径の中心は、前記ロータの回転中心との距離がそれぞれ異なる位置に配置されることを特徴とするマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータ。
【請求項５】
請求項１記載のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、
前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、前記ロータ内にそれぞれ複数個埋設され、
前記第１磁極を形成する前記永久磁石は、前記ロータの外側に位置する第１中心点を同一の中心として層状に配置され、
前記第２磁極を形成する前記永久磁石は、前記ロータの外側に位置する第２中心点を同一の中心として層状に配置され、
前記第１中心点と前記第２中心点は、前記ロータの回転中心との距離が同じ位置にそれぞれ配置され、前記第１磁極を形成する前記永久磁石と前記第２磁極を形成する前記永久磁石は異なる半径を有することを特徴とするマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータ。
【請求項６】
複数相の巻線を備えたステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されその内部に複数個の永久磁石が埋設されたロータと、を備え、前記複数個の永久磁石の各磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、前記ロータに前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、前記ｄ軸方向とｑ軸方向の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクと、前記永久磁石によって発生するマグネットトルクとにより前記ロータを回転させるマグネット補助型リラクタンスモータに使用されるロータであって、
前記複数個の永久磁石は、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石とからなり、
前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、その凸側部位をそれぞれ前記ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に埋設され、
前記ロータの断面を、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、各該ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記永久磁石は、前記第２磁極側の前記永久磁石と干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されてなることを特徴とするマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータ。
【請求項７】
請求項２〜６の何れか１項に記載のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、
前記磁極数が４のとき、前記第１磁極を形成する前記永久磁石のうち最内層のものと前記ロータの中心との距離（Ｌ1）と、前記第２磁極を形成する前記永久磁石のうち最内層のものと前記ロータの中心との距離（Ｌ2）との比が７：９（Ｌ1：Ｌ2＝７：９）であることを特徴とするマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、
前記ロータの外周は、前記第１磁極の領域と前記第２磁極の領域とに分割された各領域ごとに異なる点を中心とした半径の円弧にて形成され、該半径の中心点は、前記ロータの中心から径方向外側に所定の距離だけ偏心した位置に配置されることを特徴とするマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータ。
【請求項９】
請求項８記載のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、
前記各領域の外周の半径は、前記ロータの最外周位置と前記ロータの中心との間の距離よりも小さいことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、
前記第１及び第２磁極を形成する永久磁石が、それぞれ３個であることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項１１】
複数相の巻線を備えたステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されその内部に複数個の永久磁石が埋設されたロータと、を備え、前記複数個の永久磁石の各磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、前記ロータに前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、前記ｄ軸方向とｑ軸方向の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクと、前記永久磁石によって発生するマグネットトルクとにより前記ロータを回転させるブラシレスモータであって、
前記複数個の永久磁石は、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面円弧状の永久磁石と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面円弧状の永久磁石とからなり、
前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、その凸側部位をそれぞれ前記ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に埋設され、
前記ロータの断面を、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、各該ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記永久磁石は、前記第２磁極側の前記永久磁石と干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されてなることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項１２】
複数相の巻線を備えたステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されその内部に複数個の永久磁石が埋設されたロータと、を備え、前記複数個の永久磁石の各磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、前記ロータに前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、前記ｄ軸方向とｑ軸方向の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクと、前記永久磁石によって発生するマグネットトルクとにより前記ロータを回転させるブラシレスモータであって、
前記複数個の永久磁石は、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石とからなり、
前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、その凸側部位をそれぞれ前記ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に埋設され、
前記ロータの断面を、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、各該ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記永久磁石は、前記第２磁極側の前記永久磁石と干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されてなることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載のブラシレスモータにおいて、前記ブラシレスモータは、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用されることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リラクタンストルクによってロータを回転させるリラクタンスモータに関し、特に、ロータ内にマグネットを埋め込み、マグネットの磁力を補助的に使用してロータを回転させるマグネット補助型のリラクタンスモータに使用されるロータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ステータ・ロータ間の磁気抵抗差を利用して回転力を発生させるタイプの電動機としてリラクタンスモータが知られている。このようなリラクタンスモータでは、磁気抵抗差によって生じるリラクタンストルクによってロータを回転させる。しかしながら、リラクタンストルクはマグネットによって得られるトルクよりも小さいため、マグネットを用いた同体格のモータに比して、リラクタンスモータは出力トルクが小さくなる傾向がある。このため、リラクタンスモータにて所望のトルクを得るには、モータ体格を大きくなってしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、近年、基本構成はリラクタンスモータとしつつ、ロータにマグネットを配したマグネット補助型のリラクタンスモータが提案されている。例えば特許文献１には、このようなマグネット補助型のリラクタンスモータが記載されており、リラクタンスモータのロータ内にマグネットを埋設した構成が示されている。特許文献１では、ロータコアのＮ,Ｓ極の何れか一方の各磁極には、磁束密度が高い同一磁石材料からなる同一形状の第１永久磁石が埋設され、他方の各磁極には、磁束密度が低い同一磁石材料からなり前記第１永久磁石とは異なる形状の第２永久磁石が埋設されている。そしてこれにより、リラクタンスモータにおいてマグネットの磁力を補助的に利用し、リラクタンストルクとマグネットトルクの両者によってロータを回転させ、出力向上とモータ小型化の両立を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第3818340号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、マグネット補助型のリラクタンスモータでは、マグネットの使用に伴い、リラクタンスモータには無かったコギングが生じてしまうという問題がある。また、通常のリラクタンスモータにおいても、通電時のトルク変動であるトルクリップルは課題とされており、マグネット補助型のリラクタンスモータにおいても同様の問題が存在する。
【０００６】
特に、マグネット補助型のリラクタンスモータを電動パワーステアリング装置用のモータとして使用する場合、電動パワーステアリング装置では、コギングによってハンドルの戻りが悪くなるため、モータのコギングを小さく抑える必要がある。また、トルクリップルは、電動パワーステアリング装置における操舵フィーリングの悪化を招来し、運転者に不快感を与えてしまうという問題があり、その対策が求められていた。
【０００７】
さらに、特許文献１のモータでは、Ｎ,Ｓ極を共に希土類磁石とした場合に比べると磁束密度が低く、モータトルクが小さくなる。一方、特許文献１の構成にて、Ｎ,Ｓ極を共に希土類磁石した場合と同様の特性を得ようとするとモータ体格が大きくなり、その分、トルクリップルやコギングも大きくなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、マグネット補助型のリラクタンスモータにおいて、出力向上を図りつつ、コギングトルクとトルクリップルをバランス良く低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータは、複数相の巻線を備えたステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されその内部に複数個の永久磁石が埋設されたロータと、を備え、前記複数個の永久磁石の各磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、前記ロータに前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、前記ｄ軸方向とｑ軸方向の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクと、前記永久磁石によって発生するマグネットトルクとにより前記ロータを回転させるマグネット補助型リラクタンスモータに使用されるロータであって、前記複数の永久磁石は、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面円弧状の永久磁石と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面円弧状の永久磁石とからなり、前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、その凸側部位をそれぞれ前記ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に埋設され、前記ロータの断面を、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、各該ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記永久磁石は、前記第２磁極側の前記永久磁石と干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されてなることを特徴とする。
【００１０】
前記補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、前記ロータ内に前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石をそれぞれ複数個埋し、前記第１磁極を形成する前記永久磁石を前記ロータの外側に位置する第１中心点を同一の中心として層状に配置し、前記第２磁極を形成する前記永久磁石を前記ロータの外側に位置する第２中心点を同一の中心として層状に配置し、前記第１中心点と前記第２中心点を、前記ロータの回転中心との距離がそれぞれ異なる位置に配置するようにしても良い。この場合、前記磁極数が４のとき、前記第１中心点と前記ロータの回転中心との距離（Ｒ1）と、前記第２中心点と前記ロータの回転中心との距離（Ｒ2）の比を０.９２（Ｒ1／Ｒ2＝０.９２）に設定しても良い。
【００１１】
また、前記ロータ内に前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石をそれぞれ複数個埋設し、前記第１磁極を形成する複数個の前記永久磁石と前記第２磁極を形成する複数個の前記永久磁石の半径をそれぞれ同じ値とし、それぞれの中心を前記ロータの外側の異なる位置に配置し、前記第１磁極を形成する前記永久磁石の半径の中心と、前記第２磁極を形成する前記永久磁石の半径の中心を、前記ロータの回転中心との距離がそれぞれ異なる位置に配置するようにしても良い。
【００１２】
また、前記ロータ内に前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石をそれぞれ複数個埋設し、前記第１磁極を形成する前記永久磁石を前記ロータの外側に位置する第１中心点を同一の中心として層状に配置し、前記第２磁極を形成する前記永久磁石を前記ロータの外側に位置する第２中心点を同一の中心として層状に配置し、前記第１中心点と前記第２中心点を、前記ロータの回転中心との距離が同じ位置にそれぞれ配置すると共に、前記第１磁極を形成する前記永久磁石と前記第２磁極を形成する前記永久磁石の半径をそれぞれ異なる値としても良い。
【００１３】
本発明の他のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータは、複数相の巻線を備えたステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されその内部に複数個の永久磁石が埋設されたロータと、を備え、前記複数個の永久磁石の各磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、前記ロータに前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、前記ｄ軸方向とｑ軸方向の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクと、前記永久磁石によって発生するマグネットトルクとにより前記ロータを回転させるマグネット補助型リラクタンスモータに使用されるロータであって、前記複数の永久磁石は、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石からなり、前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、その凸側部位をそれぞれ前記ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に埋設され、前記ロータの断面を、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、各該ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記永久磁石は、前記第２磁極側の前記永久磁石と干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されてなることを特徴とする。
【００１４】
前述のようなマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、前記磁極数が４のとき、前記第１磁極を形成する前記永久磁石のうち最内層のものと前記ロータの中心との距離（Ｌ1）と、前記第２磁極を形成する前記永久磁石のうち最内層のものと前記ロータの中心との距離（Ｌ2）との比を７：９（Ｌ1：Ｌ2＝７：９）に設定しても良い。
【００１５】
また、前記ロータの外周を、前記第１磁極の領域と前記第２磁極の領域とに分割された各領域ごとに異なる点を中心とした半径の円弧にて形成し、該半径の中心点を、前記ロータの中心から径方向外側に所定の距離だけ偏心した位置に配置するようにしても良い。この場合、前記各領域の外周の半径を、前記ロータの最外周位置と前記ロータの中心との間の距離よりも小さく設定しても良い。
【００１６】
さらに、前記マグネット補助型リラクタンスモータ用ロータにおいて、前記第１及び第２磁極を形成する永久磁石をそれぞれ３個としても良い。
【００１７】
一方、本発明のブラシレスモータは、複数相の巻線を備えたステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されその内部に複数個の永久磁石が埋設されたロータと、を備え、前記複数個の永久磁石の各磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、前記ロータに前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、前記ｄ軸方向とｑ軸方向の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクと、前記永久磁石によって発生するマグネットトルクとにより前記ロータを回転させるブラシレスモータであって、前記複数の永久磁石は、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面円弧状の永久磁石と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面円弧状の永久磁石とからなり、前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、その凸側部位をそれぞれ前記ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に埋設され、前記ロータの断面を、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、各該ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記永久磁石は、前記第２磁極側の前記永久磁石と干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されてなることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の他のブラシレスモータは、複数相の巻線を備えたステータと、前記ステータ内に回転自在に配置されその内部に複数個の永久磁石が埋設されたロータと、を備え、前記複数個の永久磁石の各磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、前記ロータに前記ｄ軸と前記ｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、前記ｄ軸方向とｑ軸方向の磁気抵抗差によって発生するリラクタンストルクと、前記永久磁石によって発生するマグネットトルクとにより前記ロータを回転させるブラシレスモータであって、前記複数の永久磁石は、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石と、前記第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石とからなり、前記第１及び第２磁極を形成する各永久磁石は、その凸側部位をそれぞれ前記ロータの中心側に向けた状態で前記ロータ内に埋設され、前記ロータの断面を、前記第１磁極と前記第２磁極の各前記ｄ軸を基準として、各該ｄ軸の属する領域ごとに等分に分割したとき、前記第１磁極側の前記永久磁石は、前記第２磁極側の前記永久磁石と干渉しない状態で前記第２磁極側の領域に跨って配置されてなることを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記ブラシレスモータは、例えば、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータは、マグネットの磁力を補助的に利用してロータを回転させるマグネット補助型のリラクタンスモータに使用されるロータに、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面円弧状の永久磁石と、第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面円弧状の永久磁石と、を設け、第１及び第２磁極を形成する各永久磁石を、その凸側部位をそれぞれロータの中心側に向けた状態でロータ内に埋設し、磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、ロータにｄ軸とｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、ロータの断面を第１磁極と第２磁極の各ｄ軸を基準として各ｄ軸の領域を等分に分割したとき、第１磁極側の永久磁石を、第２磁極側の永久磁石と干渉させない状態で第２磁極側の領域に跨って配置されるようにしたので、当該ロータを用いたリラクタンスモータのトルクリップルとコギングを低減させることが可能となる。
【００２１】
本発明の他のマグネット補助型リラクタンスモータ用ロータは、マグネットの磁力を補助的に利用してロータを回転させるマグネット補助型のリラクタンスモータに使用されるロータに、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石と、第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石と、を設け、第１及び第２磁極を形成する各永久磁石を、その凸側部位をそれぞれロータの中心側に向けた状態でロータ内に埋設し、磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、ロータにｄ軸とｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、ロータの断面を第１磁極と第２磁極の各ｄ軸を基準として各ｄ軸の領域を等分に分割したとき、第１磁極側の永久磁石を、第２磁極側の永久磁石と干渉させない状態で第２磁極側の領域に跨って配置されるようにしたので、当該ロータを用いたリラクタンスモータのトルクリップルとコギングを低減させることが可能となる。
【００２２】
本発明のブラシレスモータは、マグネットの磁力を補助的に利用してロータを回転させるマグネット補助型のリラクタンスモータにて、そのロータに、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面円弧状の永久磁石と、第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面円弧状の永久磁石と、を設け、第１及び第２磁極を形成する各永久磁石を、その凸側部位をそれぞれロータの中心側に向けた状態でロータ内に埋設し、磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、ロータにｄ軸とｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、ロータの断面を第１磁極と第２磁極の各ｄ軸を基準として各ｄ軸の領域を等分に分割したとき、第１磁極側の永久磁石を、第２磁極側の永久磁石と干渉させない状態で第２磁極側の領域に跨って配置されるようにしたので、当該モータのトルクリップルとコギングを低減させることが可能となる。これにより、例えば、トルクリップルやコギングを低減した電動パワーステアリング用モータを提供でき、ハンドルの戻りや操舵感の改善が図られる。
【００２３】
本発明の他のブラシレスモータは、マグネットの磁力を補助的に利用してロータを回転させるマグネット補助型のリラクタンスモータにて、そのロータに、Ｎ極又はＳ極の何れか一方である第１磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石と、第１磁極とは異なる極性の第２磁極を形成する断面が台形の三辺形状となった永久磁石と、を設け、第１及び第２磁極を形成する各永久磁石を、その凸側部位をそれぞれロータの中心側に向けた状態でロータ内に埋設し、磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸をｑ軸に設定し、ロータにｄ軸とｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられ、ロータの断面を第１磁極と第２磁極の各ｄ軸を基準として各ｄ軸の領域を等分に分割したとき、第１磁極側の永久磁石を、第２磁極側の永久磁石と干渉させない状態で第２磁極側の領域に跨って配置されるようにしたので、当該モータのトルクリップルとコギングを低減させることが可能となる。これにより、例えば、トルクリップルやコギングを低減した電動パワーステアリング用モータを提供でき、ハンドルの戻りや操舵感の改善が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例であるブラシレスモータの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】ブリッジ部の構成を示す説明図である。
【図４】アウタステータとインナーステータの嵌合固定部の構成を示す説明図である。
【図５】ロータの構成を示す説明図である。
【図６】各極の最内層マグネット−中心線間の距離とトルクリップルとの関係を、マグネット−中心線間の距離の組み合わせについてモードフロンティアを用いて解析したものの傾向をそれぞれの極について示したグラフである。
【図７】マグネット中心距離Ｒｓ,Ｒｎの比とトルクリップルとの関係を示すグラフである。
【図８】各極の最も内側のマグネットとロータの中心Ｏｒとの間の距離（最短距離）Ｌｓ,Ｌｎの組み合わせについてモードフロンティアを用いて解析したものの傾向をそれぞれの極について示したグラフである。
【図９】（ａ）は、本発明による設定(a)〜(c)によりマグネットを非対称配置とした場合と、従来通りにマグネットを対称に配置した場合のトルク変動、（ｂ）は、前記両者のコギングトルクの違いを示した説明図である。
【図１０】（ａ）は、本発明による設定(a)〜(c)によりマグネットを非対称配置とした場合の出力トルク、（ｂ）は、従来通りにマグネットを対称に配置した場合の出力トルクを示した説明図である。
【図１１】（ａ）は、本発明による設定(a)〜(c)によりマグネットを非対称配置とした場合のリラクタンストルク、（ｂ）は、従来通りにマグネットを対称に配置した場合のリラクタンスを示した説明図である。
【図１２】（ａ）は、本発明による設定(a)〜(c)によりマグネットを非対称配置とした場合の誘起電圧波形、（ｂ）は、従来通りにマグネットを対称に配置した場合の誘起電圧波形を示した説明図である。
【図１３】ロータの偏心構成を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は、ロータ外周を偏心させた場合のトルク波形、（ｂ）は、ロータ外周を偏心させない場合のトルク波形を示した説明図である。
【図１５】（ａ）は、本発明による設定（１）〜（３）を組み合わせたロータを用いた場合のトルクリップルと従来設定（設定（１）〜（３）なし）の場合のロータを用いた場合のトルクリップルを比較して示した説明図、（ｂ）は、本発明による設定（１）〜（３）を組み合わせたロータを用いた場合のトルクと従来設定の場合のロータを用いた場合のトルクを比較して示した説明図である。
【図１６】マグネット配置の変形例を示す説明図である。
【図１７】マグネット形状の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるブラシレスモータ１（以下、モータ１と略記する）の断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。モータ１は、リラクタンスモータをベースとしつつ、ロータにマグネットを配することにより、マグネットの磁力を補助的に利用したマグネット補助型のリラクタンスモータとなっており、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用される。モータ１は、図１に示すように、通常のリラクタンスモータと同様に、外側にステータ（固定子）２、内側にロータ（回転子）３を配したインナーロータ型のブラシレスモータとなっている。
【００２６】
ステータ２は、有底円筒形状のモータケース４と、ステータコア５、ステータコア５に巻装されたステータコイル６（以下、コイル６と略記する）及びステータコア５に取り付けられコイル６が電気的に接続されるバスバーユニット（端子ユニット）７とから構成されている。モータケース４は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによってアルミダイキャスト製のブラケット８が取り付けられている。ステータコア５は、コイル６を巻装した後、モータケース４の内周面に圧入固定される。モータ１は、外側部材であるステータ２にコイル６を配したいわゆるアウター巻線を採用しており、内側部材にコイルを巻装する構成よりも巻線の占積率を大きくでき、モータの出力向上が図られる。
【００２７】
図２に示すように、ステータコア５は、円筒状のアウタステータ１１と、アウタステータ１１の内周側に取り付けられるインナーステータ１２とから構成されている。アウタステータ１１とインナーステータ１２はそれぞれ、厚さｔ（ｔ＝０.３５〜０.７０ｍｍ程度）の電磁鋼板を積層して形成されている。インナーステータ１２は、放射状に形成された２４個のティース部１３と、ティース部１３の内周側を連結するブリッジ部１４とから構成されており、隣接するティース部１３の間にはスロット１５が形成される。図３に示すように、当該モータ１では、ブリッジ部１４の径方向の幅Ｗは、ステータコア５を積層形成する鋼板１枚の板厚ｔ≦Ｗ≦１.５ｍｍの範囲に設定されている。
【００２８】
このようにモータ１では、ティース部１３の内周側がブリッジ部１４にて連結されているため、通常のモータのように、ティース先端側のスリットを利用してティースにコイルを巻装することができない。そこで、モータ１では、ステータ２をアウタステータ１１とインナーステータ１２に分割すると共に、インナーステータ１２のティース部外周側を開放することにより、ティース部１３に銅線を巻装してコイル６を形成できるようにしている。ティース部１３は、コイル６が分布巻きにて巻装された後、アウタステータ１１の内周側に取り付けられる（嵌合固定）。これにより、スロット１５内にコイル６が収容された形態のステータコア５が形成される。なお、分布巻きは、集中巻に比してブリッジ部１４での磁束の漏洩が少なく、集中巻よりも最大トルクを大きくできるため、当該モータ１ではコイル６を分布巻きにて巻装している。
【００２９】
図４は、アウタステータ１１とインナーステータ１２の嵌合固定部の構成を示す説明図である。モータ１では、ティース部１３は２４個設けられており、各ティース部１３は、その外周側がアウタステータ１１の内周面に形成されたティース取付溝（凹部）１６に嵌合固定される。図４に示すように、アウタステータ１１側には、断面が逆ハの字形となった蟻溝状のティース取付溝１６が形成されている。このティース取付溝１６は、アウタステータ１１の全長に亘って、軸方向に沿って延設されている。これに対し、ティース部１３の外周端には、外端側が拡大したほぞ状の嵌合部１７が形成されている。
【００３０】
アウタステータ１１とインナーステータ１２は、ティース取付溝１６と嵌合部１７を軸方向から挿入嵌合させることにより、径方向・周方向に抜け止めされた状態で固定される。これにより、インナーステータ１２の回転方向への移動が規制され、回転方向の力に対するインナーステータ１２の位置ずれを確実に防止できる。
【００３１】
ステータコア５の一端側には、バスバーユニット７が取り付けられている。バスバーユニット７は、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形された構成となっている。バスバーユニット７の周囲には、複数個の給電用端子２１が径方向に突設されている。バスバーユニット７の取り付けに際し、給電用端子２１は、ステータコア５から引き出されたコイル６の端部６ａが溶接される。バスバーユニット７では、バスバーはモータ１の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個と各相同士の接続用の１個の計４個）設けられている。各コイル６は、その相に対応した給電用端子２１と電気的に接続される。ステータコア５は、バスバーユニット７を取り付けた後、モータケース４内に圧入固定される。
【００３２】
ステータ２の内側にはロータ３が挿入されている。ロータ３はロータシャフト２２を有しており、ロータシャフト２２はベアリング２３ａ,２３ｂによって回転自在に支持されている。ベアリング２３ａはモータケース４の底部４ａ中央に、２３ｂはブラケット８の中央部にそれぞれ固定されている。ロータシャフト２２には、円筒形状のロータコア２４と、回転角度検出手段であるレゾルバ３１のロータ（レゾルバロータ）３２が取り付けられている。
【００３３】
モータケース４の底部４ａ外側（図１において右側）には、カバー３３が取り付けられている。ロータシャフト２２は、モータケース４の底部４ａからカバー３３内へと延びており、その先端部にレゾルバロータ３２が取り付けられている。カバー３３内には、制御基板３４,３５が収容されており、制御基板３４にはパワー系素子３６、制御基板３５には制御系素子３７がそれぞれ実装されている。制御基板３５には、レゾルバ３１のロータの外周側に対向してレゾルバステータ３８が取り付けられており、レゾルバステータ３８に設けられた回転角度検出用コイルの信号線が制御系素子３７と電気的に接続されている。
【００３４】
ロータ３を形成するロータコア２４もまた、円板状の電磁鋼板を多数積層して形成されている。ロータコア２４を構成する鋼板には、ロータ３の磁気抵抗を回転方向に沿って異ならせるためのフラックスバリアとしてスリット２５が複数設けられている。スリット２５は、円弧状に曲がっており、スリット２５内は空間となっている。スリット２５は、磁極がつくる磁束の方向（永久磁石の中心軸）をｄ軸とし、それと磁気的に直交する軸（永久磁石間の軸）をｑ軸に設定すると、ロータシャフト２２と直交するｑ軸を境界として複数組設けられている。また、スリット２５は、ｄ軸上のロータ３の外周より外側に設定される仮想点（後述する、Ｓ,Ｎ極マグネット２６ｎ,２６ｓの円弧の中心Ｏｓ,Ｏｎ）を中心に円弧状に配置されている。モータ１では、ｑ軸上のロータ３の外周より外側に設定される仮想点を中心とした複数のスリット２５のセットが円弧状に４組設けられており、各組にはそれぞれ複数層の磁路が形成される。
【００３５】
ここで、通常のリラクタンスモータでは、ロータ３の磁気抵抗を変化させるべくスリット２５は空隙のまま使用されるが、本発明によるモータ１では、出力向上のため、スリット２５内に複数個のマグネット（永久磁石）２６が埋め込まれている。モータ１では、リラクタンストルクが主、マグネットトルクが補助という位置付けとなっており、マグネット２６としては、安価なフェライトマグネットが使用されている。但し、出力をより増大させるため、マグネット２６にネオジムボンドマグネット等の希土類磁石を用いても良い。
【００３６】
図５は、ロータ３の構成を示す説明図である。図５のロータ３では、複数個のマグネット２６として、外周側がＳ極となったマグネット２６ｓ（２６ｓ１,２６ｓ２）と、外周側がＮ極となったマグネット２６ｎ（２６ｎ１,２６ｎ２）が設けられている。つまり、ロータ３は４極構成となっており、モータ１は４極２４スロット構成（２極１２スロット×２）に形成されている。そして、本発明によるロータ３には、次のような３つの特徴がある。
【００３７】
（１）各極のマグネット２６は円弧状に形成されており、径方向に沿って３個ずつ設けられ、ロータ３にｄ軸とｑ軸とが周方向に交互に複数個設けられている。これにより、リラクタンストルクを有効利用しつつ、マグネットトルクによるトルク補強が図られる。
（２）Ｓ極のマグネット２６ｓ１,２６ｓ２と、Ｎ極のマグネット２６ｎ１,２６ｎ２は中心線に対して非対称に配置されている。これにより、トルクリップルとコギングの低減が図られる。
（３）ロータ３は、外周が偏心した形状となっている。これにより、トルクリップルの低減が図られる。
以下、これらの各特徴について説明する。
【００３８】
（１）円弧状マグネットの３個配置
まず、前記（１）に関し、ロータ３では、前述のように、磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とすると共に、それと磁気的に直交する軸をｑ軸とし、ロータ３に、ｄ軸とｑ軸を複数個設定する。その際、ｄ軸とｑ軸は、周方向に沿って交互に設けられる。ロータ３には、ｑ軸磁束を通りやすくするために円弧のスリット２５が設けられており、そこに円弧状のマグネット２６が埋め込まれている。すなわち、ロータ３は、ｑ軸の磁束が通りやすく、インダクタンスＬｑを大きく取ることができる構造となっている。従って、マグネット２６によるマグネットトルクも大きくでき、フェライトマグネットでも十分なトルクを得ることが可能となる。この場合、円弧（スリット２５）を多くすることで磁路を増やすことができ、マグネットトルクも強化できるが、そのためには、マグネット２６を薄くしなくてはならない。また、鋼板における磁路幅も小さくなり、磁気飽和しやすくなる。さらに、リラクタンストルクを得るためのＬｄ−Ｌｑ（ＬｄとＬｑの差）は、マグネット２６の数（層数）を３以上としてもあまり変わらない。このため、マグネット２６の数（層数）は３つ程度が現実的であり、ロータ３ではマグネット２６を３層構成としている。
【００３９】
（２）マグネット非対称配置
次に、前記（２）に関し、ロータ３では、マグネットの非対称設定によってトルクリップルを低減させている。この場合、ロータ３の非対称設定には次のような特徴がある。
(a) ロータ３の断面を、マグネット２６ｓ（第１磁極）とマグネット２６ｎ（第２磁極）の各ｄ軸を基準として、各ｄ軸が属する領域ごとに等分に分割する。そして、各領域の分割線となるロータ３の直交する中心線Ｍ１,Ｍ２に対して、一方の極（ここではＳ極）の最も内側のマグネット２６ａを、隣の極のゾーン（領域）に跨って配置する。但し、隣接極のマグネットとは干渉せず、ｑ軸の磁路となるスペースは確保されている。これにより、ｑ軸により区分されたマグネット２６ｓの領域のロータ３の中心Ｏｒを中心とした角度θ１は、マグネット２６ｎの領域のロータ３の中心Ｏｒを中心とした角度θ２より大きく設定されている（θ１＞θ２）。
(b)マグネット２６は、Ｓ極とＮ極とで中心位置がずれている。つまり、Ｓ,Ｎ極マグネット２６ｎ,２６ｓの円弧の中心Ｏｓ（第１中心点）,Ｏｎ（第２中心点）と、ロータ３の中心Ｏｒとの間の各距離（マグネット中心距離）Ｒｓ（Ｒ1）,Ｒｎ（Ｒ2）が異なる（Ｒｓ≠Ｒｎ）。
(c) 各極の最も内側のマグネット２６ａとロータ３の中心Ｏｒとの間の距離（最短距離）Ｌｓ（Ｌ1）,Ｌｎ（Ｌ2）が、Ｓ極とＮ極とで異なる（Ｌｓ≠Ｌｎ）。
【００４０】
(a) マグネットのラップについて
図５に示すように、ロータ３には、マグネット２６ｓ（第１磁極）とマグネット２６ｎ（第２磁極）の各ｄ軸を基準として、その断面を各ｄ軸が属する領域ごとに等分に分割した４つの領域、すなわち、中心線Ｍ１,Ｍ２によって区画された４つの極ゾーンＳ１,Ｎ１,Ｓ２,Ｎ２が存在する。本発明のロータ３では、最内層（最もロータ中心Ｏｒに近い層）のＳ極マグネット２６ｓの外周部４１が、極ゾーンＳ１,Ｓ２から、隣接する他極の極ゾーンＮ１,Ｎ２側へはみ出している。なお、隣接ゾーン側の領域に跨るマグネットは、Ｓ極のものでもＮ極のものでも良く、ここでは、Ｓ極のマグネット２６ｓがＮ極のゾーンにラップしている（跨る）場合を示している。隣接ゾーンへのラップ代は、これが大きいほどトルクリップルを低減できるが、隣接極と干渉しないように、Ｓ極マグネット２６ｓと、これと隣り合うＮ極マグネット２６ｎと間にはスペース４２が設けられている。
【００４１】
図６は、各極の最内層マグネット２６ａと中心線Ｍ１,Ｍ２との距離と、トルクリップルとの関係を、マグネット−中心線間の距離の組み合わせについてモードフロンティア（多目的ロバスト設計最適化支援ツール：商品名）を用いて解析したものの傾向をそれぞれの極について示したグラフである。なお、図６の横軸において、マイナスの値は隣接極ゾーンにラップしている状態を示している。図６から分かるように、Ｓ極はラップさせるとリップルが低減するが、Ｎ極は中心線からある程度距離がある方がリップルが小さくなる。一方、Ｓ極とＮ極が干渉するとＳ極のリップルが増大し（Ｓ極はみ出し設定の場合）、極間距離が近すぎるとトルクが低下する。従って、ロータ３では、Ｓ極マグネット２６ｓをＮ極ゾーンにラップさせつつも、Ｎ極マグネット２６ｎと間に電磁鋼板の板厚（０.３５〜０.７０ｍｍ程度）の２倍程度（例えば、１.２ｍｍ）のスペース４２を設けている。
【００４２】
(b) 極の中心位置のずれについて
図７は、マグネット中心距離Ｒｓ,Ｒｎの比とトルクリップルとの関係を示すグラフである。図７から分かるように、Ｒｓ／Ｒｎが大きくなるとトルクリップルは増大する。従って、Ｒｓ／Ｒｎは小さいほどトルクリップルは減少する。しかしながら、Ｒｓ／Ｒｎが０.９２よりも小さくなると、Ｓ極マグネット２６ｓとＮ極マグネット２６ｎが干渉する。従って、トルクリップル低減のためには、Ｒｓ／Ｒｎを０.９２に設定するのが最適である。
【００４３】
(c) マグネットの配置ずれについて
図８は、前述の距離Ｌｓ,Ｌｎの組み合わせについてモードフロンティアを用いて解析したものの傾向をそれぞれの極について示したグラフである。図８に示すように、Ｌｓは７，Ｌｎは９にて極小値を示している。従って、この結果から、Ｌｎ,Ｌｓについては、Ｌｓ：Ｌｎ＝７：９となる位置に各極の最内層マグネット２６ａを配置すれば良いことが分かる。
【００４４】
一般に、モータではマグネットを対称配置すると、コギングは極とスロットの最小公倍数回発生する。従って、４極２４スロットのモータの場合、モータ１回転につき２４山のコギングが発生する。コギングを低減するにはスキューを施すなどの方法が用いられるが、漏れ磁束の影響でトルクが低下してしまうという課題がある。本発明によるモータ１では、ロータ３を(a)〜(c)のような形で非対称形状とすることにより、各極にて発生するロータ−ステータ間の吸引力を相殺し、コギングの低減を図っている。
【００４５】
図９は、前述の(a)〜(c)の設定によりマグネットを非対称に配置した場合と、従来通りにマグネットを対称に配置した場合のトルク変動（図９（ａ））と、前記両者のコギングトルクの違い（同（ｂ））を示した説明図である。図９（ａ）に示すように、マグネットを非対称に配置した場合、トルクの変動が小さく抑えられる。また、図９（ｂ）に示すように、従来設定を１００とした場合、本発明による設定では、コギングがその２０％に抑えられた。
【００４６】
一方、モータ１の出力トルクは、リラクタンストルクとマグネットトルクの合成トルクとなるが、対称ロータの場合、Ｌｄ−Ｌｑの変動により、リラクタンストルクのリップルが大きくなってしまう。そこで、本発明によるモータ１では、ロータを非対称とすることで、図５のＡ部（Ｓ極ゾーンＳ１,Ｓ２）で発生するリラクタンストルクと、Ｂ部（Ｎ極ゾーンＮ１,Ｎ２）で発生するリラクタンストルクが相殺される、トルクリップルが低減される。
【００４７】
図１０（ａ）は、前述の(a)〜(c)の設定によりマグネットを非対称に配置した場合の出力トルク、同（ｂ）は、従来通りにマグネットを対称に配置した場合の出力トルクを示した説明図である。なお、図中における、Ｔｍはマグネットトルク、Ｔｒはリラクタンストルク、ＴｔはＴｍとＴｒを合成した出力トルク（トータルトルク）である。図１０（ａ）に示すように、マグネットを非対称に配置すると、同（ｂ）の場合に比して、トルクリップルが大幅に抑えられていることが分かる。
【００４８】
この場合、リラクタンストルクに関するリップルについては、図１１（ａ）に示すように、Ａ部とＢ部のリラクタンストルクＴｒ(A),Ｔｒ(B)が相殺し合う。これにより、全体のリラクタンストルクＴｒ(合成)は、図１１（ｂ）に示した対称構成の場合に比して、大幅に低減される。
【００４９】
また、マグネットトルクについても、対称ロータでは、磁束に高調波成分が乗るため誘起電圧波形が歪み、トルクリップルが大きくなってしまう。これに対し、ロータを非対称とすると、高調波成分が相殺され、誘起電圧波形が正弦波化され、マグネットトルクのトルクリップルも低減される。前述のように、スキューにより誘起電圧を正弦波化してトルクリップルを低減させる方法もあるが、この場合、スキューによってトルクが低下してしまう。本発明のようなロータ非対称構成では、トルク低下は招来しないため、スキューに比して効果的にトルクリップルの低減を図ることが可能となる。
【００５０】
図１２（ａ）は、前述の(a)〜(c)の設定によりマグネットを非対称に配置した場合の誘起電圧波形、同（ｂ）は、従来通りにマグネットを対称に配置した場合の誘起電圧波形を示した説明図である。図１２（ｂ）に示すように、マグネットを対称に配置すると、誘起電圧波形に歪みが生じるが、マグネットを非対称に配置すると、同（ａ）のように、それが正弦波化されていることが分かる。
【００５１】
（３）ロータ偏心
さらに、前記（３）に関し、ロータ３では、外周の偏心設定によってトルクリップルを低減させている。図１３は、ロータ３の偏心構成を示す説明図である。なお、図１３では、ロータ３が偏心している状態を明確に示すため、ロータ外形を誇張して示している。図１３に示すように、ロータ３の外径は、点Ｏｒを中心とする一様の円周ではなく、４つの極ゾーンＳ１,Ｓ２,Ｎ１,Ｎ２ごとに異なる点を中心とした半径の円弧にて形成されており、それらが各極ゾーンの境界点Ｐにて接続された形となっている。すなわち、各極ゾーンの外周は、ロータ中心点Ｏｒから径方向外側にそれぞれ偏心距離Ｌecだけ離れた偏心点Ｏecを中心とする半径Ｒecの円弧にて形成されている。偏心点Ｏecは、中心線Ｍ１,Ｍ２に対して４５°傾斜した線分上に配置されている。また、半径Ｒecは、ロータ３の最外周位置Ｑとロータ中心Ｏｒとの間の距離Ｒmaxよりも小さくなっている。
【００５２】
このようにロータ３の外周を偏心させると、誘起電圧波形の高調波成分をより低減させることができ、これにより、更なるトルクリップルの低減が図られる。また、ロータ偏心により、ロータ回転に伴う磁束変化を緩やかにすることができ、マグネットトルクの変動を低減させることができ、この点からトルクリップルの低減が図られる。図１４（ａ）は、ロータ外周を偏心させた場合のトルク波形、同（ｂ）は、ロータ外周を偏心させない場合のトルク波形を示した説明図である。
【００５３】
図１４に示すように、ロータ３を偏心設定すると、トルクリップル、特に、マグネットトルクＴｍのトルクリップルが抑えられ、出力トルクＴｔのリップルも低減される。また、発明者らの実験によれば、「非対称・偏心なし」の設定の場合でも「対称・偏心なし」に比して大幅にトルクリップルが抑えられるが（トルクリップル率：８％→５％に低下）、さらに「非対称・偏心あり」の設定とすることにより、トルクリップルをより低減させることが可能となる（トルクリップル率３.７％程度まで低下）。一般に、電動パワーステアリング用モータではトルクリップルが５％未満に抑えることが好ましい。「非対称・偏心なし」の設定の場合もこの基準は概ねクリアするが、リラクタンストルクとマグネットトルクのリップルを共に低減させ、全体のトルクリップルを確実に５％未満に抑えるためには、ロータの外周を偏心させることが望ましい。
【００５４】
このように、本発明によるモータ１では、前述の（１）〜（３）によるロータ非対称設定により、リラクタンストルクとマグネットトルクの両方のトルクリップルを低減させると共に、コギングの低減を図ることが可能となる。図１５は、前述のような（１）〜（３）を組み合わせた設定のロータを用いた場合と、（１）〜（３）を施さずに従来通りに設定した場合のロータを用いた場合における、トルクリップル（図１５（ａ））とトルク（同（ｂ））をそれぞれ比較して示した説明図である。図１５に示すように、本発明による設定の場合、トルクは従来設定と同等であるにも関わらず、トルクリップルが半減しており、従来設定に対し、トルクを犠牲にすることなくトルクリップルを低減することが可能となる。
【００５５】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、Ｓ極マグネット２６ｓを点Ｏｓを同一の中心として層状に配置すると共に、Ｎ極マグネット２６ｎを点Ｏｎを同一の中心として層状に配置し、中心Ｏｓ,Ｏｎとロータ中心Ｏｒとの間の各距離Ｒｓ,Ｒｎを異ならせる形で３層のマグネット２６を配置することにより、他極マグネットと干渉することなく、マグネット２６ａを隣の極のゾーンにラップさせているが、これとは異なる形態にてマグネットを配置して同様の構成を実現しても良い。
【００５６】
すなわち、図１６（ａ）に示すように、各層のマグネットの半径を同じ値Ｒ0とし、各半径の中心点を異なる位置Ｏ1〜Ｏ3に配置する形でマグネット２６を層状に配置しても良い。この場合、各マグネットの中心は、本実施例では、中心線Ｍ１,Ｍ２に対して４５°傾斜した線分上に配置され、各中心点とロータ中心Ｏｒとの間の距離がそれぞれ異なる形となる。また、図１６（ｂ）に示すように、Ｓ極マグネット２６ｓの半径の中心点ＯｓとＮ極マグネット２６ｎ半径の中心点Ｏｎをそれぞれロータ中心Ｏｒと同一距離の位置に配置し（距離Ｏｒ−Ｏｓ＝距離Ｏｒ−Ｏｎ）、各マグネット２６ｓ,２６ｎの半径をそれぞれ異ならせても良い。
【００５７】
さらに、モータ１では、マグネット２６として断面円弧状の永久磁石を使用した例を示したが、図１７に示すような、断面が等脚台形の三辺（上底と両斜辺）形状となったマグネット４３を使用しても良い。なお、マグネット２６,４３は、前述のように３個配置がバランス的に良好であるが、その個数は３個には限定されず、例えば、２個や４個でも良い。加えて、マグネット２６として、ボンドマグネットや焼結マグネットを用いることも可能である。
【００５８】
一方、前述の実施例では、ティース部１３の内周側をブリッジ部１４にて連結した構成のブラシレスモータを例に挙げたが、本発明は、ブリッジ部を設けることなく各ティースをそれぞれ分離形成した構成のブラシレスモータにも適用可能である。また、ティース部１３の構成も、これをアウタステータ１１のティース取付溝１６に嵌合固定する構成には限定されず、アウタステータ１１とティース部１３を一体に形成した構成でも良い。さらに、本発明によるブラシレスモータは、電動パワーステアリング装置以外にも、ハイブリッド車や電気自動車などの他の電気機械・機器にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１    ブラシレスモータ
２    ステータ
３    ロータ
４    モータケース
４ａ  底部
５    ステータコア
６    ステータコイル
６ａ  端部
７    バスバーユニット
８    ブラケット
１１    アウタステータ
１２    インナーステータ
１３    ティース部
１４    ブリッジ部
１５    スロット
１６    ティース取付溝
１７    嵌合部
２１    給電用端子
２２    ロータシャフト
２３ａ,２３ｂ    ベアリング
２４    ロータコア
２５    スリット
２６    マグネット
２６ａ  最内層マグネット
２６ｎ  Ｎ極マグネット
２６ｓ  Ｓ極マグネット
３１    レゾルバ
３２    レゾルバロータ
３３    カバー
３４    制御基板
３５    制御基板
３６    パワー系素子
３７    制御系素子
３８    レゾルバステータ
４１    外周部
４２    スペース
４３    マグネット
Ｍ１,Ｍ２    中心線
Ｎ１,Ｎ２    Ｎ極ゾーン
Ｓ１,Ｓ２    Ｓ極ゾーン
Ｏｓ    Ｓ極マグネット中心点
Ｏｎ    Ｎ極マグネット中心点
Ｏｒ    ロータ中心点
Ｒｓ    マグネット中心距離（Ｏｓ−Ｏｒ）
Ｒｎ    マグネット中心距離（Ｏｎ−Ｏｒ）
Ｌｓ    最内層マグネット距離
Ｌｎ    最内層マグネット距離
Ｏec    偏心点
Ｌec    偏心距離
Ｐ      境界点
Ｑ      最外周位置
Ｒec    偏心半径
Ｒmax   ロータ最外周位置距離（Ｑ−Ｏｒ）
Ｔｒ    リラクタンストルク
Ｔｍ    マグネットトルク
Ｔｔ    出力トルク
【図１】
2014039399.tif 000003
【図２】
2014039399.tif 000004
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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