(57)【要約】【課題】コンシクエント磁極をロータ中に設ける構成を採用しつつ、ディテントトルクを確保することが可能なロータを提供する。【解決手段】ハーフマグネット型のロータ３６において、その回転方向に沿って複数形成されロータ３６の径方向においてステータ３２が配置されている側の端部に備える永久磁石３８により互いに同一の極性を示す第１磁極形成部３６ａと、回転方向において第１磁極形成部３６ａ同士の間に挟まれる位置に設けられることで第１磁極形成部３６ａとは逆の極性を示す第２磁極形成部３６ｂと、を備えている。そして、第１磁極形成部３６ａのステータ３２との対向面は、平坦面となっており、第２磁極形成部３６ｂのステータ３２との対向面は、ロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分及び中央部分がステータ３２に向かって突出した凹凸面となっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に沿って複数の磁極が形成され、モータ内においてステータと対向する位置に配置されたロータであって、
前記回転方向に沿って複数形成され、前記ロータの径方向において前記ステータが配置されている側の端部に備える永久磁石により互いに同一の極性を示す第１磁極形成部と、
前記回転方向において前記第１磁極形成部同士の間に挟まれる位置に設けられることで前記第１磁極形成部とは逆の極性を示す第２磁極形成部と、を備え、
前記第１磁極形成部の前記ステータとの対向面は、平坦面となっており、
前記第２磁極形成部の前記ステータとの対向面は、前記回転方向において前記第２磁極形成部の両端側に位置する部分が前記ステータに向かって突出した凹凸面となっていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記第２磁極形成部の前記ステータとの対向面は、前記回転方向において前記第２磁極形成部の中央部分及び前記第２磁極形成部の両端側に位置する部分が前記ステータに向かって突出した凹凸面となっていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記ステータには前記回転方向に沿って複数のスロットが形成されており、
前記第２磁極形成部の前記ステータとの対向面のうちの前記中央部分に形成された凸部は、前記回転方向において前記スロットの開口幅とは異なる長さになっていることを特徴とする請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記第２磁極形成部の前記ステータとの対向面のうちの前記中央部分に形成された凸部は、前記回転方向において、前記第２磁極形成部の両端側に位置する部分に形成された凸部よりも長くなっていることを特徴とする請求項２または３に記載のロータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロータと、前記ステータとを備えるモータであって、
前記ステータは、前記回転方向に沿って１２個のティースを備えており、
前記ロータは、４つの前記第１磁極形成部及び４つの前記第２磁極形成部を備えており、
前記ティースの各々には、巻線が集中巻きにて巻回されていることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項５に記載のモータと、
該モータによって駆動され、エンジンに設けられたバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置本体と、
を備えることを特徴とする可変バルブタイミング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ、モータ及び可変バルブタイミング装置に係り、特に、磁極の半分が永久磁石により形成される一方で残り半分の磁極が永久磁石の間に挟み込まれる結果として形成されたロータ、かかるロータを組み込んだモータ、及び、かかるモータを搭載した可変バルブタイミング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに設けられたインテークバルブやエキゾーストバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置は、既に知られており、通常の可変バルブタイミング装置内には駆動源としてのモータが搭載されている。かかるモータの一例としては特許文献１の記載された磁石埋込形のモータが挙げられるが、特許文献１では、モータ内に備えられたロータ中に形成された磁極と同数の永久磁石が用いられている。このような構成では磁極の数と同数の永久磁石を用いるので、磁極数が増えるとその分コストが割高となってしまう。
【０００３】
一方、近年では、永久磁石の使用個数を減らす目的から所謂ハーフマグネット型のモータが開発されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載のモータでは、ロータに複数形成された磁極のうち、半分が永久磁石によって形成され、残り半分については永久磁石の間（厳密には、永久磁石によって形成された磁極同士の間）に挟まれることで結果として磁極を構成している。このように永久磁石の間に挟まれることで形成される磁極（以下、コンシクエント磁極）を備えるロータについては、永久磁石の使用個数が減少し、これに伴ってモータ製造コストが削減されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３０６８８号公報
【特許文献２】特開平０４−７１３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにコンシクエント磁極をロータ中に備えたモータでは、コンシクエント磁極が実際には磁気を発生させる部分となっていないので、コンシクエント磁極ではない通常の磁極（永久磁石により構成される磁極）のみを有する通常のモータに比してディテントトルクが小さくなってしまう（厳密に言うと、ディテントトルクの波形の振幅が周期的に小さくなる）。一方で、例えば可変バルブタイミング装置では、モータのオフ時にカムシャフトの回転位相を保持しておく観点から、モータオフ時に一定値以上のディテントトルクを確保しておく必要がある。したがって、可変バルブタイミング装置のようにモータオフ時にディテントトルクを確保することが必要なケースでは、コンシクエント磁極を備えるロータを構成要素とするモータが利用され難い状況であった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンシクエント磁極をロータ中に備える構成を採用しつつ、ディテントトルクを確保することが可能なロータ、モータ及び可変バルブタイミング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明のロータによれば、回転方向に沿って複数の磁極が形成され、モータ内においてステータと対向する位置に配置されたロータであって、前記回転方向に沿って複数形成され、前記ロータの径方向において前記ステータが配置されている側の端部に備える永久磁石により互いに同一の極性を示す第１磁極形成部と、前記回転方向において前記第１磁極形成部同士の間に挟まれる位置に設けられることで前記第１磁極形成部とは逆の極性を示す第２磁極形成部と、を備え、前記第１磁極形成部の前記ステータとの対向面は、平坦面となっており、前記第２磁極形成部の前記ステータとの対向面は、前記回転方向において前記第２磁極形成部の両端側に位置する部分が前記ステータに向かって突出した凹凸面となっていることにより解決される。
上記の構成では、第２磁極形成部がコンシクエント磁極を形成し、かかる第２磁極形成部のステータとの対向面中、ロータの回転方向において第２磁極形成部の両端側に位置する部分がステータに向かって突出している。そして、第２磁極形成部のうち、当該突出部分では磁束が集中して流れるようになるので、ステータに設けられたティースと上記突出部分とが対向することでディテントトルクの波形における周期的な振幅の減少を抑えることが可能となる。
【０００８】
また、上記のロータにおいて、前記第２磁極形成部の前記ステータとの対向面は、前記回転方向において前記第２磁極形成部の中央部分及び前記第２磁極形成部の両端側に位置する部分が前記ステータに向かって突出した凹凸面となっていることとしてもよい。
かかる構成であれば、ロータの回転方向において第２磁極形成部の中央部分及び第２磁極形成部の両端側に位置する部分が突出しているので、第２磁極形成部の両端側に位置する部分のみが突出している構成に比して磁束が分散して流れるようになる結果、ディテントトルクの波形における振幅の変動を抑え、当該波形を一様な正弦波に近付けることが可能となる。
【０００９】
また、上記のロータにおいて、前記ステータには前記回転方向に沿って複数のスロットが形成されており、前記第２磁極形成部の前記ステータとの対向面のうちの前記中央部分に形成された凸部は、前記回転方向において前記スロットの開口幅とは異なる長さとなっていることとしてもよい。
仮に、第２磁極形成部のステータとの対向面のうちの中央部分に形成された凸部が回転方向においてスロットの開口幅と同じ長さになっているケースでは、当該凸部の両端とスロットの両端とが一致する時点でディテントトルクが著しく増加してしまい、ディテントトルクの波形の振幅が変動してしまう。これに対して、上記の凸部の長さがスロットの開口幅と異なっていれば、上述したディテントトルクの極端な増加を抑え、ディテントトルクの波形を一様な正弦波により近付けることが可能となる。
【００１０】
また、上記のロータにおいて、前記第２磁極形成部の前記ステータとの対向面のうちの前記中央部分に形成された凸部は、前記回転方向において、前記第２磁極形成部の両端側に位置する部分に形成された凸部よりも長くなっていることとしてもよい。
【００１１】
また、前述の課題は、本発明のモータによれば、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロータと、前記ステータとを備えるモータであって、前記ステータは、前記回転方向に沿って１２個のティースを備えており、前記ロータは、４つの前記第１磁極形成部及び４つの前記第２磁極形成部を備えており、前記ティースの各々には、巻線が集中巻きにて巻回されていることにより解決される。
かかる構成を採用したモータでは、ロータに備えられた第２磁極形成部のステータとの対向面中、ロータの回転方向において第２磁極形成部の両端側に位置する部分がステータに向かって突出しており、当該突出部分では磁束が集中して流れるようになる。この結果、ステータに設けられたティースと上記突出部分とが対向することで、ディテントトルクの波形における周期的な振幅の減少を抑えることが可能となる。
【００１２】
また、前述の課題は、本発明の可変バルブタイミング装置によれば、請求項５に記載のモータと、該モータによって駆動され、エンジンに設けられたバルブの開閉タイミングを変更する可変バルブタイミング装置本体と、を備えることにより解決される。
かかる構成を採用した可変バルブタイミング装置では、その駆動源であるモータにおいて、ロータに備えられた第２磁極形成部のステータとの対向面中、ロータの回転方向において第２磁極形成部の両端側に位置する部分がステータに向かって突出しており、当該突出部分では磁束が集中して流れるようになる。これにより、ステータに設けられたティースと上記突出部分とが対向することで、ディテントトルクの波形における周期的な振幅の減少を抑えることが可能となる。以上の結果、モータのロータの回転方向において、当該ロータに作用するディテントトルクによりカムシャフトの回転位相を保持し得る範囲が増えることとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のロータによれば、第２磁極形成部がコンシクエント磁極を形成し、かかる第２磁極形成部のステータとの対向面中、ロータの回転方向において第２磁極形成部の両端側に位置する部分がステータに向かって突出しており、当該突出部分に磁束が集中して流れるようになる。この結果、ステータに設けられたティースと上記突出部分とが対向する際、ディテントトルクの波形における周期的な振幅の減少を抑えることが可能となり、ディテントトルクの波形を一様な正弦波に近付けることが可能となる。
また、本発明のモータ及び可変バルブタイミング装置によれば、上記のロータが組み込まれていることにより、コンシクエント磁極をロータ中に設ける構成を採用しながらもディテントトルクを確保することが可能となる。この結果、可変バルブタイミング装置では、モータのロータの回転方向において、当該ロータに作用するディテントトルクによりカムシャフトの回転位相を保持し得る範囲が増えることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】可変バルブタイミング装置の構成を示す断面図である。
【図２】モータ内部の概略構成を示す断面図である。
【図３】ロータを構成するコアの一部を拡大した図である。
【図４】従来例に係るモータ内部構成を示す断面図である。
【図５】従来例に係るコアの一部を拡大した図である。
【図６】本実施形態及び従来例のそれぞれのディテントトルクの波形を示す図である。
【図７】比較例に係るモータ構成を示す図である。
【図８】比較例におけるディテントトルクの波形を示す図である。
【図９Ａ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その１）。
【図９Ｂ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その２）。
【図９Ｃ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その３）。
【図９Ｄ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その４）。
【図９Ｅ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その５）。
【図９Ｆ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その６）。
【図９Ｇ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その７）。
【図９Ｈ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その８）。
【図９Ｉ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その９）。
【図９Ｊ】ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その１０）。
【図９Ｋ】図８に図示のディテントトルク中の各地点におけるティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その１１）。
【図９Ｌ】図８に図示のディテントトルク中の各地点におけるティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である（その１２）。
【図１０】（ａ）は、改良されたモータ構成を示す図、（ｂ）は、改良後のモータを採用したときのディテントトルクの波形を示す図である。
【図１１】凸部の第１変形例を示す図である。
【図１２】凸部の第２変形例を示す図である。
【図１３】凸部の第３変形例を示す図である。
【図１４】凸部の第４変形例を示す図である。
【図１５】ＩＰＭ型ロータにおけるコアの一部を拡大した図である。
【図１６】従来のＩＰＭ型ロータにおけるコアを示した図である。
【図１７】ＩＰＭ型ロータにおけるディテントトルクを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜＜本発明のロータ、モータ及び可変バルブタイミング装置について＞＞
本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係るロータ、モータ及び可変バルブタイミング装置について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
先ず、本実施形態に係る可変バルブタイミング装置１００は、不図示のエンジンに設けられたバルブ、具体的には、インテークバルブやエキゾーストバルブの開閉タイミングを変更するための装置であり、本実施形態に係るモータＭを駆動源として有する。つまり、可変バルブタイミング装置１００は、本実施形態に係るモータＭ及び可変バルブタイミング装置本体１００ａを有する。ここで、可変バルブタイミング装置本体１００ａとは、可変バルブタイミング装置１００のうち、モータＭを除く部分、より厳密には、モータＭによって駆動され、インテークバルブやエキゾーストバルブの開閉タイミングを変更する部分である。
【００１７】
以下、可変バルブタイミング装置１００の構成例について図１を参照しながら説明する。図１は、可変バルブタイミング装置の構成を示す断面図であり、具体的には、タイミングベルト駆動方式及びＤＯＨＣ方式であるガソリンエンジンの吸気側のカムシャフト１を含む面における断面図である。
なお、以下に説明する可変バルブタイミング装置１００の構成は、あくまでも一例に過ぎず、バルブの開閉タイミングを変更するためにモータＭの駆動力を利用してカムシャフト１の回転位相を変化させる構成であれば、制限なく用いることが可能である。
【００１８】
図１の可変バルブタイミング装置１００は、シリンダヘッド２に対して回転可能に支持されたカムシャフト１を備え、その端部にはタイミングプーリ３がカムシャフト１に対して回転可能に支持されている。タイミングプーリ３は、図示しないクランクシャフトに対してタイミングベルトを介して連結されている。
【００１９】
また、カムシャフト１の端部には内側回転筒４が固定されており、タイミングプーリ３には外側回転筒５が固定されている。さらに内側回転筒４と外側回転筒５との間にはリングギア６が配設されている。このリングギア６は、その内側面にて内側回転筒４とスプライン係合するとともに、その外側面にて外側回転筒５とスプライン係合している。以上の構成にてタイミングプーリ３が回転すると、外側回転筒５、リングギア６及び内側回転筒４を介してカムシャフト１が回転駆動される。また、リングギア６が中心軸線方向に変位すると、タイミングプーリ３とカムシャフト１の回転位相が変化するようになっている。
【００２０】
一方、シリンダヘッド２のハウジング９には本実施形態に係るモータＭが固設されている。また、モータＭの回転軸３１は、ウォーム１８を介して駆動回転体１４と係合している。この駆動回転体１４は、上記のリングギア６を回転可能に支持する円筒移動体８を駆動回転体１４に対して回転不能にかつ中心軸線方向に移動可能に支持するものであり、ベアリング１５を介してハウジング９に回転可能にかつ中心軸線方向に移動不能に支持されている。そして、モータＭが回転すると、駆動回転体１４が円筒移動体８と一体的に回転するようになる。
【００２１】
また、ハウジング９には軸受１０が設けられ、軸受１０にはシャフト１１がハウジング９に対して回転可能にかつ中心軸線方向に移動可能に支持されている。このシャフト１１は、シャフト１１と円筒移動体８との間に設けられた送り機構１３にて円筒移動体８を回転可能に支持している。さらに、円筒移動体８がシャフト１１に対して回転すると、送り機構１３の作用にて円筒移動体８がシャフト１１に対して中心軸線方向に移動するようになっている。
【００２２】
以上までに説明してきた可変バルブタイミング装置１００では、本実施形態に係るモータＭを搭載しており、さらに、同モータＭは、後述する構造のロータを備えている。そして、当該ロータを備えることにより、上記の可変バルブタイミング装置１００では、モータＭのオフ時にカムシャフト１の回転位相を良好に保持しておくことが可能となる。厳密に説明すると、モータＭのオフ時にモータＭ内において生じるディテントトルクによってカムシャフト１の回転位相を保持できる範囲をより広く確保することが可能となる。
以下、本実施形態に係るモータＭ及びその内部に設けられたロータについて説明する。
【００２３】
本実施形態に係るモータＭは、ブラシレスモータであり、より厳密にはインナーロータ型のモータである。図２を参照しながら説明すると、モータＭは、有底円筒型のステータ３２と、ステータ３２の内側に回転自在に配置されたロータ３６と、を有する。図２は、モータＭ内部の概略構成を示す断面図である。なお、図２は、図示の都合上、幾分簡略化して図示しており、同図中、巻線については図示を省略しており、ステータ３２の一部のみを図示している。
【００２４】
ステータ３２は、ロータ３６の回転中心に向かって略Ｔ字状に突出形成されたティース３２ａをロータ３６の回転方向に沿って複数備えている。各ティース３２ａには巻線が集中巻きにて巻回されており、これにより、ステータ３２に三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルが形成されている。なお、本実施形態に係るモータＭでは、ステータ３２が１２個のティース３２ａを備えている。一方、ステータ３２においてティース３２ａ間にはスロット３２ｂが形成されており、より具体的に説明すると、ティース３２ａと同数のスロット３２ｂがロータ３６の回転方向に沿って一定ピッチで形成されている。
【００２５】
ここで、各ティース３２ａのうち、ロータ３６と対向する先端部分は、図２に示すように円弧状をなし、その回転方向における長さは、ロータ３６の回転中心に対する角度（中心角度）が約２０°となったときの円弧長に相当する長さとなっている。一方、ロータ３６の回転方向における各スロット３２ｂの開口幅、すなわち、回転方向における長さは、ロータ３６の回転中心に対する角度（中心角度）が約１０°となったときの円弧長に相当する長さとなっている。ここで、スロット３２ｂの幅とは、スロット３２ｂを挟む一対のティース３２ａの先端部間に挟まれたスペースの間隔のことである。
【００２６】
ロータ３６は、回転軸３１とともに回転するコア３７を備えており、このコア３７に複数の、具体的には８個の磁極を備えている。より詳しく説明すると、コア３７は、図２に示すように、回転軸３１に軸支された内輪部３７ａと、内輪部３７ａよりも外側に位置する外輪部３７ｂと、内輪部３７ａから放射状に延出して内輪部３７ａと外輪部３７ｂとの間を連結する連結部３７ｃとを有する。このうち、外輪部３７ｂには、ロータ３６の回転方向に沿ってＮ極、Ｓ極が交互に切り換わるように８個の磁極形成部が形成されている。
【００２７】
そして、本実施形態に係るロータ３６は、所謂ハーフマグネット型のロータであり、ロータ３６に形成された８個の磁極のうち、半分の磁極のみが永久磁石３８によって形成されている。具体的に説明すると、図２に示すように、同形状・同サイズの永久磁石３８がコア３７の外周面上に約９０°間隔で取り付けられている。すなわち、本実施形態に係るロータ３６は、所謂ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｎｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）式であり、４個の永久磁石３８がコア３７の外輪部３７ｂの外周面上に貼り付けられている。ここで、ロータ３６の回転方向における各永久磁石３８の長さは、ロータ３６の回転中心に対する角度（中心角度）が約４０°となったときの円弧長に相当する長さとなっている。
【００２８】
また、各永久磁石３８は、同極（例えばＮ極）がロータ３６の径方向において外側に位置するように取り付けられている。これにより、コア３７のうち、外周面に永久磁石３８が貼り付けられた部分は、互いに同極（例えばＮ極）の磁性を示すようになる。このようにコア３７のうち、外周面に永久磁石３８が貼り付けられた部分は、ロータ３６に形成された８個の磁極のうちの半分を形成する磁極形成部に相当し、以下、第１磁極形成部３６ａと呼ぶこととする。
【００２９】
なお、本実施形態において、コア３７を構成する鉄心のうち、第１磁極形成部３６ａに相当する部分の外縁部、すなわち、永久磁石３８が貼り付けられる部分は、図３に示すように、永久磁石３８の形状に合わせてロータ３６の径方向内側に若干窪んでおり、永久磁石３８は、当該窪みに嵌まり込んだ状態でコア３７の外周面上に取り付けられている。図３は、コア３７の一部、具体的には図２中の範囲Ｘを拡大した図である。
【００３０】
一方、ロータ３６に形成された８個の磁極のうちの残り半分については、コア３７の外輪部３７ｂのうち、ロータ３６の回転方向において永久磁石３８によって形成された磁極同士の間、すなわち、第１磁極形成部３６ａの間に挟まれた部分によって形成されている。より詳しく説明すると、第１磁極形成部３６ａについては、前述したように、互いに同極（例えばＮ極）の磁性を示す一方で、コア３７のうち、第１磁極形成部３６ａ同士の間に挟まれる部分は、第１磁極形成部３６ａの影響を受けて第１磁極形成部３６ａとは逆の極性を示すようになる。このようにコア３７のうち、第１磁極形成部３６ａ同士の間に挟まれる部分は、結果として磁極（すなわち、コンシクエント磁極）を形成する磁極形成部に相当し、以下、第２磁極形成部３６ｂと呼ぶこととする。
【００３１】
なお、第２磁極形成部３６ｂは、前述したように、コア３７の外輪部３７ｂにおいて第１磁極形成部３６ａ同士の間に挟まれる部分であって、略扇形の形状をしており、ロータ３６の回転方向における長さは、ロータ３６の回転中心に対する角度（中心角度）が約４０°となったときの円弧長に相当する長さとなっている。
【００３２】
そして、本実施形態において、各第１磁極形成部３６ａのステータ３２との対向面は、平坦面となっている一方で、各第２磁極形成部３６ｂのステータ３２との対向面は、ロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの中央部分及び第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分がステータ３２に向かって突出した凹凸面となっている。
より詳しく説明すると、第１磁極形成部３６ａのステータ３２との対向面は、永久磁石３８の外周面により構成され、当該面は、ロータ３６の回転方向に沿った円弧面となっており、凹凸や起伏が形成されていない平坦面となっている。
【００３３】
一方、図３に示すように、各第２磁極形成部３６ｂでは、その外縁部のうち、ロータ３６の回転方向における中央部分及び両端側に位置する部分に計３個の凸部３６ｃが設けられている。各凸部３６ｃは、回転軸３１の軸方向から見て略矩形状に形成されており、ロータ３６の回転方向において一定の幅を有する。ここで、各凸部３６ｃの幅は、凸部３６ｃ間で同一であり、前述したスロット３２ｂの開口幅とは異なる長さ、厳密には、当該開口幅よりも幾分短い長さになっている。
また、本実施形態では、３つの凸部３６ｃが等ピッチで形成されており、各凸部３６の突出している側の端がロータ３６の径方向において永久磁石３８の外側の端（すなわち、外周面）と一致する位置にある。
【００３４】
以上のような構成により、本実施形態に係るモータＭでは、コンシクエント磁極をロータ３６中に設ける構成としつつもディテントトルクを確保することが可能となる。これにより、本実施形態に係るモータＭを搭載した可変バルブタイミング装置１００では、モータオフ時にカムシャフト１の回転位相を良好に保持しておくことが可能となる。
【００３５】
以下、上記の効果について、図４乃至１０を参照しながら説明する。図４及び図５は、従来例に係るモータ構成を示す図であり、図４は、モータ内部構成を示す断面図であり図２に対応しており、図５は、コアの一部（図４中の範囲Ｘ）を拡大した図であり図３に対応している。図６は、本実施形態及び従来例のそれぞれのディテントトルクの波形を示す図であり、横軸が回転角度（機械角度）を示しており、縦軸がトルクの大きさを示している。なお、同図中、本実施形態におけるトルク波形が実線にて表されており、従来例に係るトルク波形が破線にて表されている。
【００３６】
図７は、比較例に係るモータ構成を示す図、厳密には、モータ内部構成を示す図であり図３に対応している。図８は、比較例におけるディテントトルクの波形を示す図である。なお、比較例の構成については、後に説明する。図９Ａ乃至図９Ｌは、ロータ回転角度を０°から２．５°間隔で推移させたときのティース３２ａと磁極形成部との位置関係を示す図である。図１０は、本実施形態に係る構成とその効果についての説明図であり、（ａ）は、改良されたモータ構成を示し、（ｂ）は、改良後のモータを採用したときのディテントトルクの波形を示す図を示している。
【００３７】
従来、コンシクエント磁極をロータ３６中に設けたモータでは、図４及び５に示すように、第１磁極形成部３６ａ及び第２磁極形成部３６ｂのいずれについても、ステータ３２との対向面が平坦面（非凹凸面）となっている。このように構成されたモータでは、図６に示すように、ディテントトルクの波形において振幅が周期的に小さくなる範囲（図６では、機械角度０〜４°及び２６〜３０°の範囲）が出現するようになる。
【００３８】
これに対して、本実施形態では、第１磁極形成部３６ａのステータ３２との対向面が平坦面であり、第２磁極形成部３６ｂのステータ３２との対向面が凹凸面となっており、特に、第２磁極形成部３６ｂの外縁部のうち、両端側に位置する部分に凸部３６ｃが形成されている。このような構成では、ロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分がステータ３２に向かって突出しており、当該突出部分（すなわち、凸部３６ｃ）に磁束が集中して流れるようになる。この結果、ティース３２ａと上記突出部分とが対向し比較的大きなディテントトルクを得ることが可能となる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、ロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの中央部分にも凸部３６ｃが設けられている。特に、本実施形態では、ロータ３６の回転方向において３つの凸部３６ｃが等ピッチに設けられている。このような構成であれば、３つの凸部３６ｃに磁束が分散して流れるようになるため、第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分のみが突出している構成に比して、ディテントトルクの波形における振幅の変動を抑えられるようになり、ディテントトルクの波形が一様な正弦波に近付くようになる。
【００４０】
上記の効果についてより詳しく説明すると、本実施形態に係るモータＭと同様の磁極数及びティースの個数となった構成、すなわち、磁極数が８極でティース個数が１２個となった構成において、通常のロータ（ハーフマグネットではないロータ）であるならば、ディテントトルクの波形中の波数（厳密には、ロータの１回転あたりの波数）が磁極数とティース個数の最小公倍数である２４個となり、しかも各波形が略正弦波となっている。
【００４１】
一方、ハーフマグネット式のロータ３６の場合には、前述したように、ディテントトルクの波形において振幅が周期的に小さくなる範囲が出現し、さらに正弦波に対して歪んだ波形となる。これは、ハーフマグネット式のロータ３６の場合、主に第２磁極形成部３６ｂから放出される磁束の密度（換言すると、磁力の強弱）が当該第２磁極形成部３６ｂと対向するティース３２ａとの位置関係に応じて変動することに起因する。
【００４２】
より具体的に説明すると、図９Ａに示す状態を回転角度０°の位置としてロータ３６をステータ３２に対して２．５°ずつ相対回転させていくと、ロータ回転角度が２７．５°となる地点、すなわち、図９Ｌに示す状態では、第２磁極形成部３６ｂにおいてティース３２ａと対向している部分の面積が比較的広くなり、これに応じて磁束の取り込み量についても比較的大きくなる。さらに、上記の状態では、ロータ３６の回転方向におけるティース３２ａの両端位置が、第１磁極形成部３６ａに取り付けられている永久磁石３８の両端位置と一致するようになる。こうした状態では、ロータ３６の回転位相が安定し回転抵抗が比較的大きくなり、換言すると、ディテントトルクが比較的大きくなる。
【００４３】
一方で、ロータ回転角度が７．５°となる地点、すなわち、図９Ｄに示す状態では、ティース３２ａの両端位置が、第１磁極形成部３６ａに取り付けられている永久磁石３８の両端位置や第２磁極形成部３６ｂの両端位置と一致せず、かかる状態では、ロータ３６の回転位相が不安定になるので回転抵抗が低下し、結果としてディテントトルク（換言すると、波形の振幅）が比較的小さくなる。
【００４４】
これに対して、図７に示すように、ロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分がステータに向かって突出している構成であれば、ロータ回転角度が２７．５°となる地点で上記の突出部分に磁束が集中して流れるようになる。この結果、ロータ回転角度が７．５°となる地点でのディテントトルク（換言すると、波形の振幅）がより大きくなることとなる。ここで、図７に示す構成例とは、ロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分のみがステータ３２に向かって突出しているものであり、以下、比較例という。
【００４５】
しかし、比較例ではロータ回転角度が７．５°となる地点で、第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する凸部３６ｃに対して、当該凸部３６ｃから見て最寄り位置にある２つのティース３２ａがロータ３６の回転方向において互いに非対称な配置となる。このため、ロータ回転角度が７．５°となる地点においてディテントトルクが減少してしまう。この結果、ディテントトルクの波形が、図８に示すように波間で振幅が不揃いの波形となってしまう。
【００４６】
これに対して、図１０の（ａ）に図示するように、第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分に加えて中央部分にも凸部３６ｃが設けられると、ロータ回転角度が２７．５°となる地点において各凸部３６ｃに磁束が分散する。すなわち、第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分のみに凸部３６ｃが設けられる場合と比較して、凸部３６ｃ１個あたりに流れる磁束が少なくなるので、ディテントトルクが小さくなる。また、ロータ回転角度が１２．５°〜１５°となる区間（すなわち、図９Ｆに示す状態から図９Ｇに示す状態へ遷移する間）では、第２磁極形成部３６ｂの中央部分に設けられた凸部３６ｃとこれに対向するティース３２ａとの間で磁束の取り込み量がより大きくなり、これに伴ってディテントトルクが増加する。
【００４７】
さらに、ロータ回転角度が２０°〜２２．５°となる区間（すなわち、図９Ｉに示す状態から図９Ｊに示す状態へ遷移する間）では、第２磁極形成部３６ｂの中央部分に設けられた凸部３６ｃと最寄り位置にあるティース３２ａとが互いにロータ３６の回転方向にずれた位置にあるため、磁束の取り込み量が比較的小さくなり、ディテントトルクがより小さくなる。
以上の結果として、第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分及び中央部分に凸部３６ｃが設けられた構成では、図１０の（ｂ）に示すように、ディテントトルクの波形において振幅が一様になり、より正弦波に近付いた波形となる。
【００４８】
なお、ディテントトルクの波形を正弦波に近付ける効果については、第２磁極形成部３６ｂの中央部分に設けられた凸部３６ｃが、ロータ３６の回転方向においてスロット３２ｂの開口幅とは異なる長さになっていると、より効果的に発揮される。
【００４９】
具体的に説明すると、仮に第２磁極形成部３６ｂの中央部分の凸部３６ｃがスロット３２ｂの開口幅とは同一の長さになっている場合、ロータ３６の回転方向において当該凸部３６ｃの両端とスロット３２ｂの開口の両端とが一致する地点が存在し、かかる時点ではディテントトルクが著しく増加する。このようなディテントトルクの著しい増加に起因して、ディテントトルク波形における振幅が変動することになってしまう。これに対して、上記の凸部３６ｃの長さがスロットの開口幅と異なっていれば、上述したディテントトルクの極端な増加を抑え、以て、ディテントトルク波形を一様な正弦波により近付けることが可能となる。
【００５０】
＜＜ロータの変形例について＞＞
上記の実施形態（以下、本件例）では、第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分及び中央部分に凸部３６ｃが等ピッチで形成されているロータ３６の構成について説明した。また、本件例では、各凸部３６ｃが回転軸３１の軸方向から見て略矩形状に形成されていることとした。ただし、凸部の形状、サイズ及び配置位置については本件例に示したものに限定されず、他の形態が考えられる。以下では、凸部のバリエーションについて図１１乃至１４を参照しながら説明する。図１１は、凸部の第１変形例を示す図であり、図１２は、凸部の第２変形例を示す図であり、図１３は、凸部の第３変形例を示す図であり、図１４は、凸部の第４変形例を示す図である。なお、図１１乃至１４の各々のうち、（ａ）の図が凸部の構成を示しており、（ｂ）の図が当該構成を採用したときのディテントトルクの波形を示している。
【００５１】
先ず、図１１に図示した第１変形例について説明すると、第２磁極形成部３６ｂの中央部分から両端側に位置する部分に向かって広がった幅広な凸部３６ｄが一つ設けられている。また、第１変形例では、図１１の（ａ）に示すように、第２磁極形成部３６ｂのステータ３２との対向面のうち、ロータ３６の回転方向における両端領域が径方向内側に若干落ち込むことで段差３６ｋが形成されている。このように構成された第１変形例では、ディテントトルクの波形が略一様となるが、図１１の（ｂ）に示すように若干の振幅の変動が生じることとなる。
【００５２】
次に、図１２に図示した第２変形例について説明すると、図１２の（ａ）に示すように、第２磁極形成部３６ｂの中央部分にやや幅広な凸部３６ｅが１つ設けられ、その両側にそれぞれやや幅狭な凸部３６ｆが３つ設けられている。つまり、第２変形例では、第２磁極形成部３６ｂの中央部分に形成された凸部３６ｅがロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分に形成された凸部３６ｆよりも長くなっている。また、第２変形例では、第１変形例と同様、第２磁極形成部３６ｂのステータ３２との対向面のうち、ロータ３６の回転方向における両端領域が径方向内側に若干落ち込むことで段差３６ｋが形成されている。このように構成された第２変形例では、図１２の（ｂ）に示すように正弦波に近いディテントトルク波形を得ることが可能となる。
【００５３】
次に、図１３に図示した第３変形例について説明すると、第２磁極形成部３６ｂの中央部分にやや幅広な第１凸部３６ｇが設けられ、第２磁極形成部３６ｂの両端側にやや幅狭な第２凸部３６ｈが１つずつ設けられている。つまり、第３変形例では、第２磁極形成部３６ｂの中央部分に形成された第１凸部３６ｇがロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分に形成された第２凸部３６ｈよりも長くなっている。
そして、第３変形例では、図１３の（ａ）に示すように、第１凸部３６ｇと第２凸部３６ｈとの間に凸部間を連結する連結凸部３６ｉが設けられている。この連結凸部３６ｉは、第１凸部３６ｇ及び第２凸部３６ｈに比して突出量が小さくなるように形成されている。また、第３変形例においても、第２磁極形成部３６ｂのステータ３２との対向面のうち、ロータ３６の回転方向における両端領域が径方向内側に若干落ち込むことで段差３６ｋが形成されている。このように構成された第３変形例では、図１３の（ｂ）に示すように、ディテントトルクにおいて波形の振幅が第１変形例や第２変形例よりも揃うようになる。
【００５４】
次に、図１４に示した第４変形例について説明すると、第３変形例と同様、第２磁極形成部３６ｂの中央部分にやや幅広な第１凸部３６ｇが設けられ、第２磁極形成部３６ｂの両端側にやや幅狭な第２凸部３６ｈが１つずつ設けられている。つまり、第４変形例では、第２磁極形成部３６ｂの中央部分に形成された第１凸部３６ｇがロータ３６の回転方向において第２磁極形成部３６ｂの両端側に位置する部分に形成された第２凸部３６ｈよりも長くなっている。
また、第４変形例においても、第２磁極形成部３６ｂのステータ３２との対向面のうち、ロータ３６の回転方向における両端領域が径方向内側に若干落ち込むことで段差３６ｋが形成されている。さらに、第４変形例では、図１４の（ａ）に示すように、第２磁極形成部３６ｂの外縁部のうち、第１凸部３６ｇと第２凸部３６ｈとの間に位置する部分が径方向内側へ略矩形状に切り欠かれている。このように構成された第４変形例では、図１４の（ｂ）に示すように、第３変形例と同様にディテントトルク波形の振幅が揃い、その上で、第３変形例よりも波形の振幅を大きくすることが可能となる。
【００５５】
なお、凸部の大きさ、形状、配置については、上述した変形例（具体的には、第１変形例〜第４変形例）以外の形態も考えられるが、より大きなディテントトルクが得られるものである限り自由に設計でき、特に正弦波の波形に近いディテントトルクが得られるようなものであると好適である。
【００５６】
＜＜その他の実施形態＞＞
上記の実施形態には、主として本発明のロータ、モータ及び可変バルブタイミング装置について説明した。しかし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００５７】
また、上記の実施形態では、ロータ３６の第１磁極形成部３６ａの表面に永久磁石３８が貼り付けられている構成、すなわち、ＳＰＭ型のロータ３６を例に挙げて説明した。一方で、本発明は、第１磁極形成部２３６ａの内側に永久磁石３８が埋め込まれている構成、すなわち、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐａｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型のロータ２３６である場合にも適用可能である。具体的に説明すると、ＩＰＭ型のロータ２３６において、図１５に示すように、第２磁極形成部２３６ｂのステータとの対向面が凹凸面となっており、第２磁極形成部２３６ｂの両端側に位置する部分及び中央部分がステータに向かって突出していることで、図１６のように第２磁極形成部２３６ｂのステータとの対向面が平坦面である場合にディテントトルクの波形の振幅が周期的に小さくなるのを抑制することが可能となる。この結果、図１７に示すように、正弦波に近いディテントトルクの波形を得られるようになる。図１５は、ＩＰＭ型のロータ２３６におけるコア２３７の一部の拡大図であり、本発明の他の実施形態を示す図である。図１６は、従来のＩＰＭ型ロータ２３６におけるコアを示した図であり、図１５に対応した図である。図１７は、ＩＰＭ型ロータ２３６におけるディテントトルクを示した図であり、図１５に図示の構成を採用したときの波形を実線にて、図１６に図示の構成を採用したときの波形を破線にて示している。
【００５８】
また、上記の実施形態では、磁極数が８極でティースの個数が１２個となったモータを例に挙げて説明したが、本発明は、上記の磁極数及びティース数以外の構成であっても適用可能である。
また、上記の実施形態では、可変バルブタイミング装置用のモータを例に挙げて説明した。ただし、本発明は、コンシクエント磁極を有するロータを搭載したモータであって、その利用用途からディテントトルクを確保する必要があるものについては制限なく適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  カムシャフト、２  シリンダヘッド
３  タイミングプーリ、４  内側回転筒
５  外側回転筒、６  リングギア
８  円筒移動体、９  ハウジング
１０  軸受、１１  シャフト
１３  送り機構、１４  駆動回転体
１５  ベアリング、１８  ウォーム
３１  回転軸、３２  ステータ
３２ａ  ティース、３２ｂ  スロット
３６，２３６  ロータ
３６ａ，２３６ａ  第１磁極形成部
３６ｂ，２３６ｂ  第２磁極形成部
３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆ  凸部
３６ｇ  第１凸部、３６ｈ  第２凸部、３６ｉ  連結凸部
３６ｋ  段差
３７，２３７  コア
３７ａ  内輪部、３７ｂ  外輪部、３７ｃ  連結部
３８  永久磁石
１００  可変バルブタイミング装置
１００ａ  可変バルブタイミング装置本体
Ｍ  モータ
【図１】
2014233114.tif 000003
【図２】
2014233114.tif 000004
【図３】
2014233114.tif 000005
【図４】
2014233114.tif 000006
【図５】
2014233114.tif 000007
【図６】
2014233114.tif 000008
【図７】
2014233114.tif 000009
【図８】
2014233114.tif 000010
【図９Ａ】
2014233114.tif 000011
【図９Ｂ】
2014233114.tif 000012
【図９Ｃ】
2014233114.tif 000013
【図９Ｄ】
2014233114.tif 000014
【図９Ｅ】
2014233114.tif 000015
【図９Ｆ】
2014233114.tif 000016
【図９Ｇ】
2014233114.tif 000017
【図９Ｈ】
2014233114.tif 000018
【図９Ｉ】
2014233114.tif 000019
【図９Ｊ】
2014233114.tif 000020
【図９Ｋ】
2014233114.tif 000021
【図９Ｌ】
2014233114.tif 000022
【図１０】
2014233114.tif 000023
【図１１】
2014233114.tif 000024
【図１２】
2014233114.tif 000025
【図１３】
2014233114.tif 000026
【図１４】
2014233114.tif 000027
【図１５】
2014233114.tif 000028
【図１６】
2014233114.tif 000029
【図１７】
2014233114.tif 000030