(57)【要約】      （修正有）【課題】内部回転子と外部固定子を備え、内部回転子には、スポーク型内蔵式永久磁石が設けられたモーターを提供する。【解決手段】内部回転子１と外部固定子を備えたモーターであり、回転子の回転子積層体２０が中心軸Ｃの方向に沿って積層され、本体部１０、複数の周縁部１１及び複数の弧状トリミング部１２を備える。本体部の中心が中心軸上に位置され、本体部の外周に複数の周縁部が設けられ、複数の周縁部が放射状に配置され、外接円ｒの形状を形成し、外接円が中心軸に対して半径距離を有する。弧状トリミング部は、弧線ｋに合わせて凹設され、弧線の中心点Ｂは、周縁部に空間的に対応し、２つの端点Ａ１、Ａ２は弧線の両端に対称に配置され、中心点と中心軸の第１距離は、半径距離以上で、半径距離の１．５倍よりも小さい。端点と中心軸の第２距離は、半径距離の０．５倍よりも大きく且つ半径距離未満である。【選択図】図３
0003234077.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とを備えるモーターであって、前記回転子は前記固定子内に配置され、前記回転子と前記固定子との間に隙間が設けられ、前記回転子は、中心軸を中心として前記固定子に対して回転し、前記回転子は、複数の回転子積層体と複数の永久磁石とを備え、
前記複数の回転子積層体は、前記中心軸の方向に積み重ねるように設置され、各前記回転子積層体は、本体部と、複数の周縁部と、複数の弧状トリミング部とを備え、前記本体部の中心が前記中心軸に位置され、前記複数の周縁部が前記本体部の外周縁部に設けられ、前記複数の周縁部が放射状に配置され、前記複数の周縁部が外接円を形成し、前記外接円は前記中心軸に対して半径距離を有し、前記複数の弧状トリミング部は、弧線に従って前記複数の周縁部に凹設され、前記弧線は、中心点と２つの端点を有し、前記中心点は、前記弧線の中央部に位置され、且つ前記周縁部に空間的に対応し、前記２つの端点は、前記弧線の両端に対称するように配置され、前記中心点は前記中心軸に対して第１距離を有し、前記２つの端点は前記中心軸に対して第２距離をそれぞれ有し、前記第１距離は前記半径距離以上であり且つ前記半径距離の１．５倍よりも小さく、前記第２距離は前記半径距離の０．５倍よりも大きく前記半径距離よりも小さく、
前記複数の永久磁石は、前記中心軸の方向に前記複数の回転子積層体の前記本体部を貫通し、且つ前記本体部の中心の周りに放射状に配置され、各前記永久磁石が半径方向に延伸し、前記複数の永久磁石と前記複数の周縁部とが交互に配置され、且つ前記弧線の前記端点は前記永久磁石に空間的に対応する、ことを特徴とするモーター。
【請求項２】
各前記永久磁石は、前記中心軸から対応の前記端点に向かう方向に排列され、且つ互いに反対側に位置される第１端部と第２端部とを備え、前記第１端部が対応の前記端点に隣接するように配置され、前記第２端部が前記中心軸に向かうように配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のモーター。
【請求項３】
前記複数の回転子積層体は、少なくとも１つの開放式回転子積層体又は少なくとも１つの密閉式回転子積層体を備え、前記複数の永久磁石は、中心軸の方向に前記開放式回転子積層体を貫通する場合、前記複数の永久磁石の前記第１端部は少なくとも部分的に露出し、前記複数の永久磁石は、前記中心軸の方向に前記密閉式回転子積層体を貫通する場合、前記複数の永久磁石の前記第１端部は露出しない、ことを特徴とする請求項２に記載のモーター。
【請求項４】
前記開放式回転子積層体は複数の第１握持部を備え、前記複数の第１握持部が前記複数の永久磁石に空間的に対応し、前記第１握持部が隣接する２つの前記弧状トリミング部に設けられ、各前記第１握持部は、対応の前記永久磁石を固定し、且つ対応の前記永久磁石の前記第１端部は少なくとも部分的に露出されるように設けられる、ことを特徴とする請求項３に記載のモーター。
【請求項５】
各前記回転子積層体は最小製造厚さを有し、前記第１握持部が半径方向に第１厚さを有し、前記第１厚さの範囲は前記最小製造厚さの１倍〜２倍である、ことを特徴とする請求項４に記載のモーター。
【請求項６】
前記密閉式回転子積層体は複数の第２握持部を備え、前記複数の第２握持部が前記複数の永久磁石に空間的に対応し、前記第２握持部は、隣接する２つの前記弧状トリミング部に設けられ、各前記第２握持部が対応の前記永久磁石を固定し、且つ対応する前記永久磁石の前記第１端部が露出されないように設けられる、ことを特徴とする請求項３に記載のモーター。
【請求項７】
各前記回転子積層体は最小製造厚さを有し、第２握持部は半径方向に第２厚さを有し、前記第２厚さの範囲は、前記最小製造厚さの１倍〜２倍である、ことを特徴とする請求項６に記載のモーター。
【請求項８】
前記複数の回転子積層体は、Ｐ個の開放式回転子積層体とＱ個の密閉式回転子積層体を有し、Ｑは１以上の整数であり、ＰはＱ以上且つＱの９倍の整数である、ことを特徴とする請求項３に記載のモーター。
【請求項９】
前記複数の永久磁石の個数が２Ｍであり、Ｍが２以上の整数である、ことを特徴とする請求項１に記載のモーター。
【請求項１０】
複数の永久磁石のうち、隣接する２つの永久磁石が互いに反対な極性を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のモーター。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、モーターに関し、特に内部回転子と外部固定子を備えたモーターに関し、前記回転子には、コギングトルク（ｃｏｇｇｉｎｇ  ｔｏｒｑｕｅ）の最小化及び製造感度の低下を実現するために、スポーク型の内蔵式永久磁石（ｉｎｔｅｒｉｏｒ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ、ＩＰＭ）が設けられる。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石モーター又は永久磁石モーターの構造には、回転子及び固定子を備える。固定子は、それに配置された巻線を備える。回転子は、回転子に配置された永久磁石と、複数のケイ素鋼板（これに限定されない）が積み重ねてなる回転子積層体とで構成される。固定子と回転子との間に形成された磁力により、回転子を回転させる。
【０００３】
モーターの効率及び性能を改善するために、単位電流によって生成されるトルク比を増加させる必要がある。表面型永久磁石モーターに比べ、スポーク型永久磁石を内蔵した従来の回転子は磁束密度が高くなるが、過大なコギングトルクが発生する。表面型永久磁石モーターは、回転子の周りの円弧をトリミングすることで、トルクを低減する効果が得られ、磁石の位置を変える必要がないが、スポーク型永久磁石を内蔵したモーターにおける従来の回転子では、回転子の周りの円弧をドリミングするだけでは同じ効果は得られない。スポーク型永久磁石を内蔵したモーターの性能は、回転子積層体の最小製造厚さや磁石の位置に影響されるため、スポーク型内蔵式永久磁石の設計を従来のモーターに適用することは容易ではない。
【０００４】
スポーク型内蔵永久磁石回転子を設計する場合、最適化されたトルク変動（よりスムーズな動作）下で出力トルク性能（より大きなトルク）を維持できるようにするために、同時に、回転子の円弧形状の円弧度（深さ）、磁石の配置、及び回転子積層体の厚さの適切なバランスを取る必要がある。シミュレーション解析ソフトウェアを使用して設計する場合、多くの変動要因を考慮する必要があるので、適切なパラメーター数値を取得するのに長い計算時間が必要である。また、回転子の寸法及びパラメーターは互いに影響するので、回転子の最適化寸法を計算することは難しい。
【０００５】
そのため、従来技術の欠点を解決するために、内部回転子及び外部固定子が設けられ、回転子には、スポーク型内蔵式永久磁石が設けられる、モーターを提供する必要がある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の目的は、内部回転子と外部固定子を備え、前記回転子には、スポーク型内蔵式永久磁石が設けられるモーターを提供することであり、当該モーターは、コギングトルクの最小化及び製造感度の低減を実現することができる。具体的に、コギングトルクを最小化にするために、弧線及び回転子積層体の最小製造厚さを制御して、内蔵式永久磁石及び円弧形状の弧状トリミング部分の位置を設計する。この構造によって、モーターの逆起電力（ｍｏｔｏｒ  ｃｏｕｎｔｅｒ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ）及び合成動作トルク（ｒｅｓｕｌｔａｎｔ  ｒｕｎｎｉｎｇ  ｔｏｒｑｕｅ）を低減させ、モーター効率を向上させることができる。
【０００７】
本考案のもう一つ目的は、内部回転子と外部固定子を備え、前記回転子には、スポーク型内蔵式永久磁石が設けられるモーターを提供することである。弧線を使用して回転子における円弧形状の弧状トリミング部分を位置決めし、回転子積層体の最小製造厚さに従ってスポーク型内蔵式永久磁石を設置することで、内蔵式永久磁石の位置は簡単に設計できる。この構造によって、モーターのコギングトルクによる影響を排除し、モーター効率向上効果を実現することができる。
【０００８】
本考案のもう一つ目的は、内部回転子と外部固定子を備えるモーターを提供することであり、前記回転子は、弧線に従って回転子の本体部分の円弧形状及び内蔵式永久磁石の位置を定義する。回転子内の回転子積層体の設計は変更可能であり、内蔵式永久磁石を開放式端部にするか又は密閉式端部にするかを自由選択できる。この構造によって、回転子が最適化された出力トルクを提供できる性能を確保でき、モーターの効率を向上させることができる。
【０００９】
本考案のもう一つ目的は、内部回転子と外部固定子とを備えるモーターを提供することであり、前記回転子積層体及び回転子は、寸法及びパラメーター最適化により、設計を簡素化でき、且つ製品開発のスピートアップを実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本考案は固定子と回転子とを備えるモーターであって、回転子は固定子内に配置され、回転子と固定子との間に隙間が設けられ、回転子は、中心軸を中心として固定子に対して回転し、回転子は、複数の回転子積層体と複数の永久磁石とを備え、複数の回転子積層体は、中心軸の方向に積み重ねるように設置され、各回転子積層体は、本体部と、複数の周縁部と、複数の弧状トリミング部とを備え、本体部の中心が中心軸に位置され、複数の周縁部が本体部の外周縁部に設けられ、複数の周縁部が放射状に配置され、複数の周縁部が外接円を形成し、外接円は中心軸に対して半径距離を有し、複数の弧状トリミング部は、弧線に従って複数の周縁部に凹設され、弧線は、中心点と２つの端点を有し、中心点は、弧線の中央部に位置され、且つ周縁部に空間的に対応し、２つの端点は、弧線の両端に対称するように配置され、中心点は中心軸に対して第１距離を有し、２つの端点は中心軸に対して第２距離をそれぞれ有し、第１距離は半径距離以上であり且つ半径距離の１．５倍よりも小さく、第２距離は半径距離の０．５倍よりも大きく半径距離よりも小さく、複数の永久磁石は、中心軸の方向に複数の回転子積層体の本体部を貫通し、且つ本体部の中心の周りに放射状に配置され、各永久磁石が半径方向に延伸し、複数の永久磁石と複数の周縁部とが交互に配置され、且つ弧線の端点は永久磁石に空間的に対応する、ことを特徴とするモーターを提供する。
【００１１】
好ましくは、各永久磁石は、中心軸から対応の端点に向かう方向に排列され、且つ互いに反対側に位置される第１端部と第２端部とを備え、第１端部が対応の端点に隣接するように配置され、第２端部が中心軸に向かうように配置される。
【００１２】
好ましくは、複数の回転子積層体は、少なくとも１つの開放式回転子積層体又は少なくとも１つの密閉式回転子積層体を備え、複数の永久磁石は、中心軸の方向に開放式回転子積層体を貫通する場合、複数の永久磁石の第１端部は少なくとも部分的に露出し、複数の永久磁石は、中心軸の方向に密閉式回転子積層体を貫通する場合、複数の永久磁石の前記第１端部は露出しない。
【００１３】
好ましくは、開放式回転子積層体は複数の第１握持部を備え、複数の第１握持部が複数の永久磁石に空間的に対応し、第１握持部が隣接する２つの弧状トリミング部に設けられ、各第１握持部は、対応の永久磁石を固定し、且つ対応の永久磁石の第１端部は少なくとも部分的に露出されるように設けられる。
【００１４】
好ましくは、各回転子積層体は最小製造厚さを有し、第１握持部が半径方向に第１厚さを有し、第１厚さの範囲は最小製造厚さの１倍〜２倍である。
【００１５】
好ましくは、密閉式回転子積層体は複数の第２握持部を備え、複数の第２握持部が複数の永久磁石に空間的に対応し、第２握持部は、隣接する２つの弧状トリミング部に設けられ、各第２握持部が対応の永久磁石を固定し、且つ対応する永久磁石の第１端部が露出されないように設けられる。
【００１６】
好ましくは、各回転子積層体は、最小製造厚さを有し、第２握持部は半径方向に第２厚さを有し、第２厚さの範囲は、最小製造厚さの１倍〜２倍である。
【００１７】
好ましくは、複数の回転子積層体は、Ｐ個の開放式回転子積層体とＱ個の密閉式回転子積層体を有し、Ｑは１以上の整数であり、ＰはＱ以上且つＱの９倍の整数である。
【００１８】
好ましくは、複数の永久磁石の個数が２Ｍであり、Ｍが２以上の整数である。
【００１９】
好ましくは、複数の永久磁石のうち、隣接する２つの永久磁石が互いに反対な極性を有する。
【００２０】
前述した本考案の内容について、当該技術分野おける技術者が以下の図面及び実施形態を参照しながら、詳細を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案のモーターの立体構造である。
【図２】本考案の第１実施形態における回転子の立体構造図である。
【図３】本考案の第１実施形態における回転子の平面図である。
【図４】図３に示す領域Ｐ１の局在部の拡大図である。
【図５】本考案の第１実施形態における回転子の中心軸から弧線及び外接円までの相対距離である。
【図６】本考案の第２実施形態における回転子の立体構造図である。
【図７】本考案の第２実施形態における回転子の平面図である。
【図８】図７に示す領域Ｐ２の局在部の拡大図である。
【図９】本考案の第２実施形態における回転子の中心軸から弧線及び外接円までの相対距離である。
【図１０】本考案の第３実施形態における回転子の立体構造図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
本考案の特徴及び利点を具体化するいくつかの典型的な実施形態は、以下の説明で詳細に説明される。本考案は、様々な変更を加えることができ、その変更のすべてが本考案の範囲から逸脱するものではない。また、以下の説明及び図面は、本考案を説明するためのものであり、本考案を限定するものではない。
【００２３】
図１は本考案のモーターの立体構造を示している。図２は本考案の第１実施形態における回転子の立体構造を示す図である。図３は本考案の第１実施形態における回転子の平面図である。図４は図３に示す領域Ｐ１の局在部の拡大図である。図５は本考案の第１実施形態における回転子の中心軸から弧線又は外接円までの距離を示す図である。本実施形態において、モーター３は、回転子１と固定子４とを備える。回転子１と固定子４の組み立て構造は、外部に固定子が配置され、内部に回転子が配置される方式である。本実施形態では、固定子４は、中空部４１と、その複数の歯部に対応する複数の巻線４２とを備え、回転子１が固定子４の中空部４１内に固定される。回転子１は、中心軸Ｃを中心として固定子４に対して回転しており、ここでは、回転子１の中心軸Ｃがモーター１の回転軸である。また、回転子１と固定子４との間に隙間Ｇが設けられている。好ましくは、隙間Ｇの幅が０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍであるが、本考案はこれに限定されない。回転子１は、複数の回転子積層体２ａと複数の永久磁石２０とを備える。複数の回転子積層体２ａは、限定されないが、例えば、ケイ素鋼板で構成されても良い。各回転子積層体２ａは、最小製造厚さＴＭに応じて製造されている。本実施形態において、各回転子積層体２ａの最小製造厚さＴＭは、０．３５ｃｍ〜０．５ｃｍである。複数の回転子積層体２ａは、中心軸Ｃの方向に積み重ねられている。中心軸Ｃは、モーターの回転子１の回転軸であり、回転子１が中心軸Ｃを中心に回転する。なお、中心軸Ｃは、回転子１及び回転子積層体２ａの対称中心と見なすことができる。本実施形態において、回転子積層体２ａの個数、間隔距離、及び回転子積層体２ａの厚さは、実際の必要に応じて調整することができ、本考案は限定されない。別の実施形態では、単一の回転子積層体２ａの厚さは、最小製造厚さＴＭよりも大きい。なお、これについて、本考案も限定されない。
【００２４】
本実施形態において、各回転子積層体２ａは、本体部１０と、複数の周縁部１１と、複数の弧状トリミング部１２とを備える。本体部１０の中心が回転子１の中心軸Ｃに位置される。本実施形態において、複数の周縁部１１が本体部１０の外周縁部に配置され、複数の周縁部１２が放射状に配置され、且つ、複数の周縁部１１が外接円ｒを形成する。本実施形態において、回転子１は、例えば、中心軸Ｃの方向に沿って複数の回転子積層体２ａの本体部１０を貫通し、本体部１０の中心の周りに放射状に配置された１０つの永久磁石２０を備える。本実施形態において、隣接する任意の２つの永久磁石２０は、異なる（磁気）極性を持つ。例えば、１０つの永久磁石２０のうち５つがＮ極永久磁石２０であり、５つがＰ極永久磁石２０であり、これらが交互に配置されている。別の実施形態では、回転子１は、２Ｍの永久磁石２０を有し、Ｍが２以上の整数である。なお、本考案はこれに限定されない。
【００２５】
本実施形態において、複数の周縁部１１が中心軸Ｃから半径距離Ｒを有する外接円ｒを形成する。本実施形態において、複数の弧状トリミング部１２は、弧線ｋに従って複数の周縁部１１に凹設されている。弧線ｋは、中心点Ｂと、２つの端点Ａ１、Ａ２とを有し、中心点Ｂが弧線ｋの中央部に位置され、且つ周縁部１１に空間的に対応する。２つの端点Ａ１、Ａ２は、弧線ｋの両端の点である。本実施形態において、中心点Ｂから中心軸Ｃまでの距離を第１距離Ｄ１とし、２つの端点Ａ１、Ａ２から中心軸Ｃまでの距離を第２距離Ｄ２とする場合、第１距離Ｄ１は、半径距離Ｒよりも大きく半径距離Ｒの１．５倍よりも小さい。第２距離Ｄ２は、半径距離Ｒの０．５よりも大きく半径距離Ｒよりも小さい。この構造によって、回転子１がモーターの逆起電力（ｍｏｔｏｒ  ｃｏｕｎｔｅｒ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ）を低減し、全動作トルク（ｒｅｓｕｌｔａｎｔ  ｒｕｎｎｉｎｇ  ｔｏｒｑｕｅ）を低減することができ、モーターの効率を向上させることができる。寸法の最適化及びモーター効率の向上について後述する。
【００２６】
本実施形態では、各永久磁石２０は、中心軸Ｃから対応する端点弧線ｋの端点Ａ１／Ａ２に向う半径方向に延伸するように配置されており、各永久磁石２０は、互いに反対側に位置される第１端部２０ａと第２端部２０ｂとを備え、第１端部２０ａが対応の端点Ａ１／Ａ２に隣接して配置され、第２端部２０ｂが中心軸Ｃに向かうように配置される。本実施形態において、複数の回転子積層体２ａは、開放式回転子積層体２ａである。複数の永久磁石２０が中心軸Ｃの方向に複数の回転子積層体２ａを貫通する場合、各永久磁石２０が半径方向に沿って外側に延伸し、複数の永久磁石２０が端点Ａ１／Ａ２に対応する第１端部２０ａは少なくとも部分的に露出する。本実施形態において、各開放式回転子積層体２ａは複数の第１握持部１３を備え、複数の第１握持部１３が複数の永久磁石２０に空間的に対応する。第１握持部１３が２つの隣接する弧状トリミング部１２に配置され、各第１握持部１３が対応の永久磁石２０に固定され、且つ対応の永久磁石２０の第１端部２０ａは少なくとも部分的に露出する。本実施形態において、開放式回転子積層体２ａは最小製造厚さを有し、第１握持部１３は半径方向に第１厚さＴ１を有し、第１厚さＴ１と最小製造厚さは同じである。別の実施形態では、第１厚さＴ１の範囲は、最小製造厚さＴＭの１倍〜２倍（すなわち、ＴＭ≦Ｔ１≦２ＴＭ）であることが好ましい。なお、本考案はこれに限定されない。本実施形態において、第１握持部１３によって対向する永久磁石２０を固定する場合、対応する端点Ａ１／Ａ２に隣接する永久磁石２０の第１端部２０ａは、各回転子積層体２ａより露出するように設計され、すなわち、複数の開放式回転子積層体２ａによって永久磁石２０を固定する。開放式回転子積層体２ａは、本体部１０、周縁部１１、弧状トリミング部１２、及び第１握持部１３で構成されたものである。
【００２７】
本考案は、弧線ｋ及び回転子積層体２ａの最小製造厚さＴＭを使用して永久磁石２０と弧状トリミング部１２の位置を設計することで、コギングトルクの最小化を実現させる。回転子積層体２ａの中心は、中心軸Ｃに位置され、中心から弧線ｋの中心点Ｂまでの距離を第１距離Ｄ１とし、中心から２つの端点Ａ１、Ａ２までの距離を第２距離Ｄ２とする場合、本実施形態において、第１距離Ｄ１は、半径距離Ｒよりも大きく半径距離Ｒの１．５倍よりも小さい。第２距離Ｄ２は、半径距離Ｒの０．５倍よりも大きく半径距離Ｒよりも小さい。弧状トリミング部構造のない従来の回転子と本考案の異なる弧状トリミング部を有する開放式回転子との比較は、以下の表に示されている。表には、出力トルク変動とコギングトルク比の関係を示している。表では、一例として、半径距離Ｒが２８．８５  ｍｍであるが、本考案はこれに限定されない。
【表１】
0003234077.tif 000003
【００２８】
表１に示すように、本考案の回転子積層体２ａは、弧線ｋに従って弧状トリミング部１２及び永久磁石２０の位置を設計して回転子１を構成する。弧状トリミング部構造のない従来の回転子と比較して、小さいコギングトルク比を得ることができる。換言すれば、本考案は、弧線ｋに従って外接円ｒが位置する周縁部１１が内側に凹んで弧状トリミング部１２を形成する設計によって、回転子１のコギングトルクを最小化にすることができる。この構造によって、モーターの逆起電力を低減し、全動作トルクを低減することができ、モーターの効率を向上させることができる。
【００２９】
図６は本考案の第２実施形態における回転子の立体構造図である。図７は本考案の第２実施形態における回転子の平面図である。図８は図７の領域Ｐ２の局在部の拡大図である。図９は本考案の第２実施形態における回転子の中心軸から弧線及び外接円までの相対距離である。本考案の第２実施形態では、回転子１ａは、図１〜図５に示す回転子１に類似しており、同じ要素符号は、同じ要素、構造および機能を表しているため、ここでは詳細を省略する。前述した、開放式回転子積層体２ａで構成された回転子１の実施形態と異なり、本実施形態において、回転子１ａは、複数の密閉式回転子積層体２ｂで構成されている。複数の永久磁石２０が中心軸Ｃの方向に複数の回転子積層体２ｂを貫通する時、永久磁石２０が半径方向に延伸し、永久磁石２０の第１端部２０ａが端点Ａ１／Ａ２に対応し、永久磁石２０の第２端部２０ｂが中心軸Ｃに面しており、複数の永久磁石２０が端点Ａ１／Ａ２に対応する第１端部２０ａは露出されないようになっている。本実施形態において、各密閉式回転子積層体２ｂは、複数の第２握持部１３ａを備え、複数の第２握持部１３ａが複数の永久磁石２０に空間的に対応する。第２握持部１３ａは、２つの隣接する弧状トリミング部１２に配置され、各第２握持部１３ａは、対応する永久磁石２０に組み立てられて固定され、永久磁石２０の第１端部２０ａは、露出されないように保たれる。本実施形態において、各密閉式回転子積層体２ｂは最小製造厚さＴＭを有し、第２握持部１３は半径方向に第２厚さＴ２を有し、第１厚さＴ２及び最小製造厚さＴＭは、例えば、相互に等しくなっても良い。別の実施形態では、第２厚さＴ２の範囲は、最小製造厚さＴＭの１〜２倍（ＴＭ≦Ｔ２≦２ＴＭ）であることが好ましい。なお、本考案はこれに限定されない。本実施形態において、第２握持部１３ａによって対向する永久磁石２０を固定する場合、対応する端点Ａ１／Ａ２に隣接する永久磁石２０の第１端部２０ａは、各回転子積層体２ｂより露出しないように設計され、すなわち、複数の密閉式回転子積層体２ｂによって永久磁石２０を固定する。開放式回転子積層体２ｂは、本体部１０、周縁部１１、弧状トリミング部１２、及び第２握持部１３ａで構成されたものである。
【００３０】
本考案は、弧線ｋ及び回転子積層体２ｂの最小製造厚さＴＭを使用して、永久磁石２０及び弧状トリミング部１２の位置を設計して、コギングトルクを最小化にすることを実現している。回転子積層体２ｂの中心が中心軸Ｃに位置され、中心から弧線ｋの中心点Ｂまでの距離を第１距離Ｄ１とし、中心から２つの端点Ａ１、Ａ２までの距離を第２距離Ｄ２とする場合、本実施形態において、第１距離Ｄ１は、半径距離Ｒよりも大きく、半径距離Ｒの１．５倍よりも小さい。第２距離Ｄ２は、半径距離Ｒの０．５倍よりも大きく、半径距離Ｒよりも小さい。弧状トリミング部構造のない従来の回転子と本考案の異なる弧状トリミング部構造を有する密閉式回転子との比較は、以下の表に示されている。表には、出力トルク変動とコギングトルク比の関係を示している。表では、一例として、半径距離Ｒが２８．８５  ｍｍであるが、本考案はこれに限定されない。
【表２】
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【００３１】
表２に示すように、本考案の回転子積層体２ｂは、弧線ｋに従って弧状トリミング部１２及び永久磁石２０の位置を設計して回転子１ａを配置する。弧状トリミング部構造のない従来の回転子と比較して、小さいコギングトルクを得ることができる。換言すれば、本考案は、弧線ｋに従って外接円ｒが位置する周縁部１１が内側に凹んで弧状トリミング部１２を形成する設計によって、回転子１ａのコギングトルクを最小化するのに役立つ。この構造によって、モーターの逆起電力を低減し、全動作トルクを低減することができ、モーターの効率を向上させることができる。
【００３２】
図１０は、本考案の第３実施形態における回転子の立体構造図である。本考案の第３実施形態では、回転子１ｂは、図１〜図５に示す回転子１及び図６〜図９に示す回転子１ａに類似しており、同じ要素符号は、同じ要素、構造および機能を表しているため、ここでは詳細を省略する。本実施形態において、回転子１ｂは、複数の開放式回転子積層体２ａと、複数の密閉式回転子積層体２ｂとで構成されている。なお、開放式回転子積層体２ａ及び密閉式回転子積層体２ｂの個数及び配置は、実際の需要に応じて調整することができ、本考案は限定されない。本実施形態において、回転子１ｂは回転子１ｂの頂部、底部、及び中央部に配置された、３つの密閉式回転子積層体２ｂを備える。２つの密閉式回転子積層体２ｂ間に、例えば、９つの開放式回転子積層体２ａが配置されても良い。本実施形態において、複数の永久磁石２０が中心軸Ｃの方向に開放式回転子積層体２ａを貫通する場合、複数の永久磁石２０の第１端部２０ａは少なくとも部分的に露出する。複数の永久磁石２０が中心軸Ｃの方向に密閉式回転子積層体２ｂを貫通する場合、複数の永久磁石２０の第１端部２０ａが露出されない。好ましくは、回転子１ｂは、Ｐ個の開放式回転子積層体２ａとＱ個の密閉式回転子積層体２ｂを備え、Ｐ及びＱが整数であり、且つ、ＰがＱ以上であり、Ｑが１以上である。別の実施形態では、図１０の回転子１ｂは、中央部の密閉式回転子積層体２ｂを省略し、頂部及び底部に配置された密閉式回転子積層体２ｂと、２つの密閉式回転子積層体２ｂの間に配置された１８つの開放式回転子積層体２ａとで構成される。すなわち、ＰがＱの９倍である。この構造によって、回転子１ｂの出力トルク性能を最適化にすることができ、且つ全体の安定性を確保することができる。なお、本考案はこれに限定されず、ここでは詳細を省略する。
【００３３】
上述したように、本考案は、内部回転子が設けられ、外部固定子が設けられたモーターを提供している。回転子には、トルクを最小化し、製造感度を低下させるために、スポーク型の内蔵式永久磁石が設けられている。弧線及び回転子積層体の最小製造厚さを使用して、内蔵式の永久磁石及び弧形状の弧状トリミング部分の位置を設計することで、コギングトルクの最小化を実現している。この構造によって、モーターの逆起電力及び全動作トルクを低減することができ、モーター効率を向上させることができる。また、弧線を使用して回転子内の弧形状の弧状トリミング部分を位置させ、且つ回転子積層体の最小製造厚さに従ってスポーク型の内蔵式永久磁石を設計することで、内蔵式の永久磁石の位置設計が簡単に設計できる。この構造によって、モーターのコギングトルクによる影響を抑え、モーター効率の向上が実現することができる。また、弧線によって回転子本体部分の弧形状成形部分及び内蔵式の永久磁石を位置決めすることによって、回転子内の回転子積層体の設計を変更でき、内蔵式の永久磁石を開放式端部するか又は密閉式端部にするかを選択できる。この構造は、回転子が最適化された出力トルク性能を提供することを確保することで、モーター効率を向上させることができる。また、本考案によって提供される回転子積層体及びその回転子は、寸法及びパラメーターの最適化により、設計の簡素化及び製品開発のスピートアップを実現することができる。
【００３４】
本考案は、当該技術分野における技術者が多くの方法で変更することができ、その変更のいずれも本実用新案登録請求項の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１、１ａ、１ｂ：  回転子
２ａ、２ｂ：回転子積層体
１０：本体部
１１：周縁部
１２：弧状トリミング部
１３：第１握持部
１３ａ：第２握持部
２０：永久磁石
２０ａ：第１端部
２０ｂ：第２端部
３：モーター
４：固定子
４１：中空部
４２：巻線
Ａ１、Ａ２：端点
Ｂ：中心点
Ｃ：中心軸
Ｄ１：第１距離
Ｄ２：第２距離
Ｇ：隙間
ｋ：弧線
ｒ：外接円
Ｐ１、Ｐ２：領域
Ｒ：半径距離
Ｔ１：第１厚さ
Ｔ２：第２厚さ
ＴＭ：最小製造厚さ
【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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【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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