(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に配列された少なくとも一対のロータコアと、
対となるロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、
を備え、
前記対となるロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置され、径方向視長方形状に形成された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、
前記爪状磁極の径方向内側には、径方向に沿って磁化された補助磁石が配置され、
前記爪状磁極の先端部には、外周面に開口する磁束規制部が形成され、
前記磁束規制部は、前記爪状磁極の先端から基端に向って形成され、前記爪状磁極の外周面と内周面とにそれぞれ開口し径方向に貫通する補助溝であり、
前記径方向に貫通する前記補助溝と対応する径方向内側位置には前記補助磁石が存在する、
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、
前記爪状磁極の先端から基端に向って形成される前記磁束規制部は、各爪状磁極の先端部のみに、周方向に沿って複数形成された、ことを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータにおいて、
前記対となるロータコアの間において周方向に隣り合う前記爪状磁極の間には、前記周方向に隣り合う前記爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石が配置され、
前記爪状磁極の周方向両側に隣り合う前記極間磁石の各中心線の交点は、ロータの回転中心からずれている、
ことを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの何れか一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】
本発明はロータ及びモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、周方向に複数のフランジ部をそれぞれ有して組み合わされる複数対（例えば２対）の磁極板と、各対の磁極板により挟持され隣合うフランジ部を互いに異なる磁極とする永久磁石を備えた、いわゆる永久磁石界磁のランデル型構造のロータがある（例えば、特許文献１参照）。また、このロータにおいて、各対の磁極板は、同じ極性の円盤部が接するように配置されている。例えば、Ｎ極となる２つの円盤部は軸方向両端に配置され、Ｓ極となる２つの円盤部は軸方向において隣接して配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−４３７４９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、上記のように構成されるロータを備えたモータにおいて、性能の向上（例えば、高出力化）が要求されている。しかし、各フランジ部における磁束密度は、磁極板の配置位置の影響を受ける。そのため、ロータにおいて、磁束密度のばらつきを低減することが求められている。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、磁束密度のばらつきの低減を図ることができるロータ及び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、請求項１に記載の発明は、軸方向に配列された少なくとも一対のロータコアと、対となるロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、を備え、前記対となるロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置され、径方向視長方形状に形成された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、前記爪状磁極の径方向内側には、径方向に沿って磁化された補助磁石が配置され、前記爪状磁極の先端部には、外周面に開口する磁束規制部が形成され、前記磁束規制部は、前記爪状磁極の先端から基端に向って形成され、前記爪状磁極の外周面と内周面とにそれぞれ開口し径方向に貫通する補助溝であり、前記径方向に貫通する前記補助溝と対応する径方向内側位置には前記補助磁石が存在するものである。
【０００７】
この発明によれば、ロータコアからステータに向う磁束は、磁束規制部が形成されていない部分を通過する。従って、磁束規制部を適宜設定することにより、爪状磁極における磁束密度分布を設定することが可能となり、磁束密度分布のぱばらつきを低減することが可能となる。
【０００８】
また、この発明によれば、補助溝を設けるように簡単な構成で磁束密度分布を容易に設定することが可能となる。
【０００９】
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、前記爪状磁極の先端から基端に向って形成される前記磁束規制部は、各爪状磁極の先端部のみに、周方向に沿って複数形成されたものである。
この発明によれば、磁束密度分布を容易に設定することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のロータにおいて、前記対となるロータコアの間において周方向に隣り合う前記爪状磁極の間には、前記周方向に隣り合う前記爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石が配置され、前記爪状磁極の周方向両側に隣り合う前記極間磁石の各中心線の交点は、ロータの回転中心からずれているものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちの何れか一項に記載のロータを備えたモータである。
この発明によれば、磁束密度分布のばらつきを低減することが可能なロータを備えたモータを提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁束密度のばらつきの低減が可能なロータ及びモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態のモータの概略断面図。
【図２】一実施形態のロータの概略側面図。
【図３】（ａ）（ｂ）はロータコア，補助磁石、極間磁石の説明図。
【図４】一実施形態のロータの概略断面図。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は爪状磁極の別の形態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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に示すように、モータ１のモータケース２は、有底筒状に形成されたハウジング３と、該筒状ハウジング３のフロント側（図１中、左側）の開口部を閉塞するエンドプレート４とを有している。また、ハウジング３のリア側（図１中、右側）の端部には、回路基板等の電源回路を収容したボックス５が取着されている。ハウジング３の内周面にはステータ６が固定されている。ステータ６は、径方向内側に延びる複数のティースを有する電機子コア７と、電機子コア７のティースに巻装されたセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線８とを有する。ロータ１１は回転軸１２を有し、ステータ６の内側に配置されている。回転軸１２は非磁性金属であって、ハウジング３の底部３ａとフロントエンドプレート４にそれぞれ配設された軸受１３，１４により回転可能に支持されている。
【００１４】
図２に示すように、ロータ１１は、回転軸１２に沿って配設された第１〜第４ロータコア２１〜２４を有している。
図３（ａ）に示すように、第１ロータコア２１は、回転軸１２に固着された第１コアベース２１ａを有している。この第１コアベース２１ａは、円盤状に形成されている。第１コアベース２１ａの外周部には、径方向外側に突出する複数（本実施の形態では５つ）の第１爪状磁極２１ｂが形成されている。周方向における各第１爪状磁極２１ｂの間隔は、第１コアベース２１ａの周方向に沿って互いに等しい。
【００１５】
図２に示すように、第１爪状磁極２１ｂは、径方向視長方形状に形成されている。図３（ａ）に示すように、この第１爪状磁極２１ｂは、軸方向視略円弧状に形成されている。また、周方向における各第１爪状磁極２１ｂの幅（外周側の弧の長さ）Ｌ３は、周方向に隣り合う２つの第１爪状磁極２１ｂの間隔Ｌ４より小さく設定されている。
【００１６】
図３（ｂ）に示すように、第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１と同様に、回転軸１２に固着された第２コアベース２２ａを有している。この第２コアベース２２ａは、第１コアベース２１ａと同様に、円盤状に形成されている。第２コアベース２２ａの外周部には、径方向外側に突出する複数（本実施の形態では５つ）の第２爪状磁極２２ｂが形成されている。周方向における各第２爪状磁極２２ｂの間隔は、第２コアベース２２ａの周方向に沿って互いに等しい。
【００１７】
図２に示すように、第２爪状磁極２２ｂは、第１爪状磁極２１ｂと同様に、径方向視長方形状に形成されている。図３（ｂ）に示すように、この第２爪状磁極２２ｂは、軸方向視略円弧状に形成されている。また、周方向における各第２爪状磁極２２ｂの幅（外周側の弧の長さ）Ｌ５は、周方向に隣り合う２つの第２爪状磁極２２ｂの間隔Ｌ６より小さく設定されている。
【００１８】
図４に示すように、第１ロータコア２１と第２ロータコア２２との間には、環状磁石２５が配置されている。本実施形態の環状磁石２５は円環状に形成されている。環状磁石２５の外径φ１は、第１コアベース２１ａと第２コアベース２２ａの外径φ２と同じに設定されている。第１ロータコア２１及び第２ロータコア２２は、それぞれの第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂが周方向に沿って交互に配置されるように回転軸１２に固定される。そして、第１ロータコア２１の第１コアベース２１ａと、第２ロータコア２２の第２コアベース２２ａは、回転軸１２の軸方向において、環状磁石２５を挟持する。
【００１９】
環状磁石２５は、表裏方向（回転軸１２の軸方向）に沿って着磁された平板状の永久磁石である。そして、環状磁石２５の第１の主面（例えば、Ｎ極の面）は第１コアベース２１ａと密着する。環状磁石２５の第２の主面（例えばＳ極の面）は第２コアベース２２ａと密着する。従って、環状磁石２５は、第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂを第１の磁極（Ｎ極）として機能させ、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂを第２の磁極（Ｓ極）として機能させる。
【００２０】
第１爪状磁極２１ｂは、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側の面から、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側の面まで延びている。第２爪状磁極２２ｂは、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側の面から、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側の面まで延びている。
【００２１】
図３（ｂ）に示すように、各第１爪状磁極２１ｂの背面（径方向内側の面）と第２コアベース２２ａの外周面との間には、第１背面補助磁石２６が配置されている。第１背面補助磁石２６は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第１背面補助磁石２６の外周側側面は第１爪状磁極２１ｂの背面（径方向内側の面）に当接し、第１背面補助磁石２６の内周側側面は第２コアベース２２ａの外周面に当接する。第１背面補助磁石２６の周方向幅は、第１爪状磁極２１ｂの周方向の幅より狭く設定されている。また、第１背面補助磁石２６の中心線（回転軸１２の軸中心と背面補助磁石２６の周方向中心を通る直線）と、第１爪状磁極２１ｂの中心線（回転軸１２の軸中心と爪状磁極２１ｂの周方向中心を通る直線）は、互いに一致している。第１背面補助磁石２６は、第１爪状磁極２１ｂの背面に当接する側が第１爪状磁極２１ｂと同じ第１の磁極（例えばＮ極）、第２コアベース２２ａに当接する側が同第２コアベース２２ａと同じ第２の磁極（例えばＳ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、各第２爪状磁極２２ｂの背面（径方向内側の面）と第１コアベース２１ａの外周面との間には、第２背面補助磁石２７が配置されている。第２背面補助磁石２７は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第２背面補助磁石２７の外周側側面は第２爪状磁極２２ｂの背面（径方向内側の面）に当接し、第２背面補助磁石２７の内周側側面は第１コアベース２１ａの外周面に当接する。第２背面補助磁石２７の周方向幅は、第２爪状磁極２２ｂの周方向の幅より狭く設定されている。また、第２背面補助磁石２７の中心線（回転軸１２の軸中心と背面補助磁石２７の周方向中心を通る直線）と、第２爪状磁極２２ｂの中心線（回転軸１２の軸中心と爪状磁極２２ｂの周方向中心を通る直線）は、互いに一致している。第２背面補助磁石２７は、第２爪状磁極２２ｂの背面に当接する側が第２爪状磁極２２ｂと同じ第２の磁極（例えばＳ極）、第１コアベース２１ａに当接する側が同第１コアベース２１ａと同じ第１の磁極（例えばＮ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００２３】
図４に示すように、第１背面補助磁石２６は、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側の面から、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側面まで延びている。第２背面補助磁石２７は、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側の面から、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側面まで延びている。
【００２４】
図４に示すように、回転軸１２の軸方向両端に配置された第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は互いに同じ形状に形成されている。第１ロータコア２１と第４ロータコア２４の間に配置された第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は互いに同じ形状に形成されている。
【００２５】
第３ロータコア２３と第４ロータコア２４との間には、環状磁石２８が配置されている。環状磁石２８は、上記の環状磁石２５と同じ形状に形成されるとともに磁化されている。
【００２６】
そして、環状磁石２８の第４の主面（例えば、Ｎ極の面）は第４コアベース２４ａと密着する。環状磁石２８の第３の主面（例えばＳ極の面）は第３コアベース２３ａと密着する。従って、環状磁石２８は、第４ロータコア２４の爪状磁極２４ｂを第４の磁極（Ｎ極）として機能させ、第３ロータコア２３の爪状磁極２３ｂを第３の磁極（Ｓ極）として機能させる。
【００２７】
各第３爪状磁極２３ｂの背面（径方向内側の面）と第４コアベース２４ａの外周面との間には、第３背面補助磁石２９が配置されている。第３背面補助磁石２９は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第３背面補助磁石２９の周方向側面は、対応する第３爪状磁極２３ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第３背面補助磁石２９は、第３爪状磁極２３ｂの背面に当接する側が第３爪状磁極２３ｂと同じ第３の磁極（例えばＳ極）、第４コアベース２４ａに当接する側が同第４コアベース２４ａと同じ第４の磁極（例えばＮ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００２８】
各第４爪状磁極２４ｂの背面（径方向内側の面）と第３コアベース２３ａの外周面との間には、第４背面補助磁石３０が配置されている。第４背面補助磁石３０は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第４背面補助磁石３０の周方向側面は、対応する第４爪状磁極２４ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第４背面補助磁石３０は、第４爪状磁極２４ｂの背面に当接する側が第４爪状磁極２４ｂと同じ第４の磁極（例えばＮ極）、第３コアベース２３ａに当接する側が同第３コアベース２３ａと同じ第３の磁極（例えばＳ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００２９】
図２に示すように、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は、それぞれの爪状磁極２１ｂ，２４ｂが回転軸１２の軸方向に沿って配列されるように、回転軸１２に取着されている。また、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は、それぞれの爪状磁極２１ｂ，２４ｂが互いに逆方向に向って延びるように配置されている。従って、第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂ先端と、第４ロータコア２４の爪状磁極２４ｂ先端は、互いに当接している。
【００３０】
同様に、第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は、それぞれの爪状磁極２２ｂ，２３ｂが回転軸１２の軸方向に沿って配列されるように、回転軸１２に取着されている。そして、第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は、それぞれの爪状磁極２２ｂ，２３ｂが互いに逆方向に向って延びるように配置されている。従って、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂ基端と、第３ロータコア２３の爪状磁極２３ｂ基端は、互いに当接している。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂとの間には、極間磁石３１が配置されている。各極間磁石３１は、回転軸１２の軸方向視長方形状に形成されている。また、各極間磁石３１は、図２に示すように、回転軸１２の径方向視長方形状に形成されている。図２に示すように、各極間磁石３１は、回転軸１２の軸方向に沿って延びるように形成されている。各極間磁石３１の長さは、回転軸１２の軸方向において露出する２つの端面、即ち第１ロータコア２１の軸方向外側端面から、第４ロータコア２４の軸方向外側端面までの距離と等しい。
【００３２】
そして、図３（ａ）に示すように、各極間磁石３１は、ロータ１１の径方向に対して角度を持つように配置されている。即ち、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極は、爪状磁極間にそれぞれ配置される極間磁石３１が、各ロータコア２１〜２４の径方向に対して角度を持つようにされている。例えば、図３（ａ）に示すように、第１爪状磁極２１ｂは、周方向両側に隣接する２つの極間磁石３１の中心を通る線分（一点鎖線にて示す）の交点Ｏ１が、ロータ１１の回転中心、即ち回転軸１２の中心よりも径方向外側であって、第１爪状磁極２１ｂに近づく位置となるように形成されている。なお、この交点Ｏ１は、周方向における爪状磁極２１ｂの中心と回転軸１２の中心を結ぶ中心線上に設定されている。つまり、周方向において爪状磁極２１ｂと隣接する２つの極間磁石３１は、爪状磁極２１ｂの中心線に対して対称となるように、爪状磁極２１ｂの周方向両側面の角度が設定されている。
【００３３】
また、図３（ｂ）に示すように、第２爪状磁極２２ｂは、周方向両側に隣接する２つの極間磁石３１の中心を通る線分（一点鎖線にて示す）の交点Ｏ２が、ロータ１１の回転中心、即ち回転軸１２の中心よりも径方向外側であって、第２爪状磁極２２ｂから遠ざかる位置となるように形成されている。なお、この交点Ｏ２は、周方向における爪状磁極２２ｂの中心と回転軸１２の中心を結ぶ中心線上に設定されている。つまり、周方向において爪状磁極２２ｂと隣接する２つの極間磁石３１は、爪状磁極２２ｂの中心線に対して対称となるように、爪状磁極２２ｂの周方向両側面の角度が設定されている。
【００３４】
従って、第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅（図３（ａ）参照）は、第２爪状磁極２２ｂ基端部の周方向の幅（図３（ｂ）参照）よりも狭くなっている。具体的には、第１爪状磁極と第２爪状磁極を互いに同じ形状としたときの基端部の幅を基準幅Ｌ０とする。第１爪状磁極２１ｂ基端部の幅Ｌ１は、基準幅Ｌ０よりもΔＬだけ狭い。一方、第２爪状磁極２２ｂ基端部の幅Ｌ２は、基準幅Ｌ０よりもΔＬだけ広い。
【００３５】
各極間磁石３１は、周方向に爪状磁極と隣接する面が、隣接する爪状磁極と同じ極性となるように磁化されている。例えば、各極間磁石３１は、回転軸１２の軸中心と直交する平面を通り、その平面上のそれぞれの中心と直交する方向に沿って磁化されている。そして、極間磁石３１のＮ極は、第１爪状磁極２１ｂに接触し、極間磁石３１のＳ極は、第２爪状磁極２２ｂに接触している。
【００３６】
図２に示すように、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂのそれぞれには、先端に複数（本実施形態では２つ）の補助溝２１ｃ〜２４ｃが形成されている。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、各補助溝２１ｃ〜２４ｃは、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの外周側側面と内周側側面とにそれぞれ開口する。つまり、各補助溝２１ｃ〜２４ｃは、ロータ１１の径方向に沿って延びるように形成されている。なお、第３ロータコア２３は第２ロータコア２２と同じ形状であり、第４ロータコア２４は第１ロータコア２１と同じ形状であるため、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、括弧を用いて第３ロータコア２３と第４ロータコア２４の部材に対する符号を示す。
【００３７】
また、図３（ｂ）に示すように、第１爪状磁極２１ｂ先端に形成された２つの補助溝２１ｃは、ロータ１１の軸方向から見て、爪状磁極２１ｂの中心線に対して対称な位置に形成されている。同様に、各爪状磁極２２ｂ〜２４ｂそれぞれの先端に形成された２つの補助溝２２ｃ〜２４ｃは、各爪状磁極２２ｂ〜２４ｂの中心線に対して対称な位置に形成されている。
【００３８】
次に、上記のモータ１の作用を説明する。
モータ１は、回路収容ボックス５内の電源回路を介してセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線８に駆動電流が供給されると、ステータ６でロータ１１を回転させるための磁界が発生され、ロータ１１が回転駆動される。
【００３９】
ロータ１１において、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間に配置された極間磁石３１は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、各極間磁石３１は、第１爪状磁極２１ｂから第２爪状磁極２２ｂに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４０】
第１爪状磁極２１ｂの内側面と第２コアベース２２ａとの間に配置された第１背面補助磁石２６は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、第１背面補助磁石２６は、第１爪状磁極２１ｂから第２コアベース２２ａに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第１爪状磁極２１ｂと第２コアベース２２ａの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４１】
同様に、第２爪状磁極２２ｂの内側面と第１コアベース２１ａとの間に配置された第２背面補助磁石２７は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、第２背面補助磁石２７は、第２爪状磁極２２ｂから第１コアベース２１ａに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第２爪状磁極２２ｂと第１コアベース２１ａの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４２】
また、磁化された極間磁石３１のＮ極は、同じ極性の第１爪状磁極２１ｂと接し，Ｓ極は第２爪状磁極２２ｂと接する。同様に、磁化された第１背面補助磁石２６のＮ極は、同じ極性の第１爪状磁極２１ｂと接し、Ｓ極は同じ極性の第２コアベース２２ａと接する。従って、第１爪状磁極２１ｂとステータ６との間に発生する磁束は、環状磁石２５による磁束と、第１背面補助磁石２６による磁束と、極間磁石３１による磁束を含む。このように、ロータ１１からステータ６に向う磁束の量が、環状磁石２５のみの磁束の量よりも増加する。
【００４３】
図４に示すように、第１〜第４ロータコア２１〜２４は回転軸１２の軸方向（図４において上下方向）に沿って配列されている。第１ロータコア２１と第２ロータコア２２の間には環状磁石２５が配置され、第３ロータコア２３と第４ロータコア２４の間には環状磁石２８が配置されている。
【００４４】
ロータ１１の主磁束は、環状磁石２５から、第１ロータコア２１のコアベース２１ａ，第１爪状磁極２１ｂを介して図１に示すステータ６へと向う。この主磁束の多くは、爪状磁極２１ｂの基端側（図４において上側）からステータ６へと向う。従って、各爪状磁極２１ｂにおいて、基端側の磁束密度と先端側の磁束密度とに差が生じる。そして、図２に示すように、各爪状磁極２１ｂは、径方向視長方形状に形成されている。従って、補助溝２１ｃが形成されていない各爪状磁極では、磁束密度の分布にばらつきが生じる。例えば、１つの爪状磁極では周方向に沿って磁束密度がほぼ等しくなるが、他の爪状磁極では逆に周方向中央における磁束密度が周方向両端における磁束密度よりも高くなる。
【００４５】
本実施形態の爪状磁極２１ｂは、先端に２つの補助溝２１ｃが形成されている。従って、ステータ６に向う主磁束は、補助溝２１ｃが形成されていない部分に集中する。つまり、補助溝２１ｃは、爪状磁極２１ｂの外周面からステータ６に向う磁束の場所を規制する。そして、各爪状磁極２１ｂには、同じ位置に補助溝２１ｃが形成されている。従って、各爪状磁極２１ｂにおいて、相対的に同じ位置からステータ６へと向う磁束が形成される。このように、磁束の場所を規制することにより、磁束が密集する部分、つまり磁束密度分布が各爪状磁極２１ｂにおいて互いに等しくなる。
【００４６】
なお、第１爪状磁極２１ｂについて説明したが、第２〜第４爪状磁極２２ｂ〜２４ｂについても同様である。即ち、各爪状磁極２２ｂ〜２４ｂ先端に形成された補助溝２２ｃ〜２４ｃは、各爪状磁極２２ｂ〜２４ｂの外周面に生じる磁束の場所を規制する。これにより、各ロータコア２２〜２４に形成された複数の爪状磁極２２ｂ〜２４ｂにおける磁束密度分布のばらつきを低減する。さらに、第１爪状磁極２１ｂと第４爪状磁極２４ｂにおいて、それぞれの補助溝２１ｃ、２４ｃは、軸方向に沿った直線上となるように形成されている。従って、第１爪状磁極２１ｂと第４爪状磁極２４ｂにおける磁束密度分布のばらつきが低減される。同様に、第２爪状磁極２２ｂと第３爪状磁極２３ｂのそれぞれに形成された補助溝２２ｃ、２３ｃは、第２爪状磁極２２ｂと第３爪状磁極２３ｂにおける磁束密度分布のばらつきを低減する。
【００４７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を同一形状としたときの基準幅Ｌ０よりもΔＬ狭く設定され、第２爪状磁極２２ｂ基端部の周方向の幅Ｌ２は基準幅Ｌ０よりもΔＬ広く設定されている。従って、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間に配置された各極間磁石３１の中心線の交点Ｏ１，Ｏ２は、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂの中心線の交点、即ちロータ１１の回転中心Ｏからずれている。従って、ロータ１１を回転したとき、各極間磁石３１は、遠心力により、第１爪状磁極２１ｂの周方向側面に押し付けられる。このため、ロータ１１から各極間磁石３１の抜け出しが防止される。
【００４８】
第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を同一形状としたときの基準幅Ｌ０よりも狭く設定されている。従って、基端部の幅を基準幅で形成したロータコアと比べ、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４の体積が小さくなる。即ち使用材料（例えば鉄材）の量が少なくなる。また、体積が小さいため、ロータ１１が軽くなる。
【００４９】
図４に示すように、同じ極性（本実施形態ではＮ極）として機能する爪状磁極２１ｂ，２４ｂをそれぞれ有するロータコア２１，２４のコアベース２１ａ，２４ａは、軸方向両側において露出している。従って、これらのコアベース２１ａ，２４ａから爪状磁極２１ｂ，２４ｂに向わない磁束（漏れ磁束）が生じる。一方、Ｓ極として機能する爪状磁極２２ｂ，２３ｂをそれぞれ有するロータコア２２，２３のコアベース２２ａ，２３ａは、互いに隣接するとともに、軸方向外側に環状磁石２５，２８が隣接するため、露出していない。従って、これらのコアベース２２ａ，２３ａにおける漏れ磁束は生じない。これにより、コアベース２１ａ，２４ａから爪状磁極２１ｂ，２４ｂに向う磁束量と、爪状磁極２２ｂ，２３ｂからコアベース２２ａ，２３ａに向う磁束量との間に差が生じる。
【００５０】
［各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を互いに同じ形状に形成した場合］
各ロータコア２１〜２４の爪状磁極が互いに同じ形状であるため、内側に配置されたロータコア２２，２３の爪状磁極基端部を通過可能な磁束量により、環状磁石２５，２８の磁力が設定される。環状磁石２５，２８の発する磁束量を多くしても、ロータコア２２，２３の爪状磁極基端部において磁気飽和となり、回転に有効な磁束とならないからである。このとき、軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４において漏れ磁束が生じるため、これらのロータコア２１，２４の爪状磁極基端部では磁気飽和しない。
【００５１】
［本実施形態の爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの場合］
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の幅Ｌ１は、基準幅（各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を互いに同じ形状としたときの基端部の幅）Ｌ０よりも狭く、爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅Ｌ２は、基準幅Ｌ０よりも広い。従って、基準幅の爪状磁極を備えたロータコアに用いられる環状磁石を用いた場合、爪状磁極２２ｂ，２３ｂにおいて磁気飽和が生じない。つまり、環状磁石の磁力を多くすることができる。なお、この環状磁石を用いた場合、本実施形態の爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部においても、磁気飽和が生じないように、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の幅が設定される。例えば、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂ基端部の幅と、環状磁石２５，２８の磁力は、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおいて磁気飽和が生じるように設定される。このように磁力を多くした環状磁石２５，２８を用いたロータ１１は、各爪状磁極を同じ形状としたロータと比べ、爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおける磁束量が増加する。つまり、ロータ１１の回転に有効な磁束量が増加する。
【００５２】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）ロータ１１の第１〜第４ロータコア２１〜２４は、回転軸１２の軸方向に沿って配設されている。第１，第２ロータコア２１，２２の爪状磁極２１ｂ，２２ｂは、コアベース２１ａ，２２ａの外周部から径方向外側に突出形成され、周方向に沿って交互に配置されている。各爪状磁極２１ｂ，２２ｂは、軸方向に沿って互いに逆方向に向って延びるように形成されている。同様に、第３，第４ロータコア２３，２４の爪状磁極２３ｂ，２４ｂは、コアベース２３ａ，２４ａの外周部から径方向外側に突出形成され、周方向に沿って交互に配置されている。各爪状磁極２３ｂ，２４ｂは、軸方向に沿って互いに逆方向に向って延びるように形成されている。
【００５３】
各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの先端にはそれぞれ２つの補助溝２１ｃ〜２４ｃが形成されている。環状磁石２５，２８からステータ６に向う主磁束は、補助溝２１ｃが形成されていない部分に集中する。つまり、補助溝２１ｃは、爪状磁極２１ｂの外周面からステータ６に向う磁束の場所を規制する。そして、各爪状磁極２１ｂには、同じ位置に補助溝２１ｃが形成されている。従って、各爪状磁極２１ｂにおいて、相対的に同じ位置からステータ６へと向う磁束が形成される。このように、補助溝２１ｃ〜２４ｃは、磁束の場所を規制する。この結果、複数の爪状磁極２１ｂにおいて、磁束が密集する部分、つまり磁束密度分布を互いに等しくすることができる。同様に、各ロータコア２２〜２３において、爪状磁極２２ｂ〜２４ｂにおける磁束密度分布を互いに等しくすることができる。
【００５４】
（２）対となる第１及び第２ロータコア２１，２２のコアベース２１ａ，２２ａ間には、環状磁石２５が配設され、この環状磁石２５はコアベース２１ａ，２２ａにより挟持されている。同様に、対となる第３及び第４ロータコア２３，２４のコアベース２３ａ，２４ａ間には、環状磁石２８が配設され、この環状磁石２８はコアベース２３ａ，２４ａにより挟持されている。
【００５５】
軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４の爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅Ｌ２よりも狭く形成されている。従って、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅が広くなる。
【００５６】
軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４において漏れ磁束が生じる。従って、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合、環状磁石の磁束の一部が漏れ磁束となる。そして、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅を、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、広くすることができる。従って、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、環状磁石の磁力を多くする、つまり強力な永久磁石を用いることができる。その結果、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおける磁束量が多くなる、つまり有効な磁束量を多くすることが可能となり、ひいては高出力化を図ることができる。
【００５７】
（３）第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂと第２ロータコア２２のコアベース２２ａとの間に背面補助磁石２６が配置され、この背面補助磁石２６は爪状磁極２１ｂとコアベース２２ａそれぞれの磁極と同じ極性が対向するように磁化されている。また、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂと第１ロータコア２１のコアベース２１ａとの間に、同じ極性が対向するように磁化された背面補助磁石２７が配設されている。従って、背面補助磁石２６，２７の磁束は、爪状磁極２１ｂ，２２ｂとステータ６との間の磁束に含まれる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。また、背面補助磁石２６，２７によって、コアベース２１ａ，２２ａと爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間における直接的な磁束の発生を抑制することができる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。
【００５８】
（４）周方向に隣合う爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間に極間磁石３１が配置されている。各極間磁石３１は、周方向に隣合う爪状磁極２１ｂ，２２ｂと同極性が対向するように磁化されている。従って、極間磁石３１の磁束は、爪状磁極２１ｂ，２２ｂとステータ６との間の磁束に含まれる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。また、極間磁石３１によって、爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間における直接的な磁束の発生を抑制することができる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。
【００５９】
（５）極間磁石３１は、第１ロータコア２１の端面から第４ロータコア２４の端面まで延びるように形成されている。従って、各ロータコア２１〜２４に対応する極間磁石を容易する場合と比べ、ロータ１１を構成する部品の点数を少なくすることができる。
【００６０】
（６）爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間（爪状磁極２３ｂ，２４ｂの間）に配置された極間磁石３１は、その中心線が回転軸１２の軸中心を通る直線に対して角度を成すように、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂが形成されている。従って、ロータ１１を回転したとき、各極間磁石３１は、遠心力により、第１爪状磁極２１ｂの周方向側面に押し付けられる。このため、ロータ１１から各極間磁石３１の抜け出しを防止することができる。
【００６１】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂ先端に矩形状の補助溝２１ｃ〜２４ｃを形成したが、形状等を適宜変更してもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、上記形態の補助溝２１ｃ〜２４ｃよりも周方向の幅が広い補助溝４１を形成してもよい。また、図５（ｂ）に示すように、二等辺三角形状の補助溝４２を形成してもよい。また、図５（ｃ）に示すように、頂点を周方向にシフトした三角形状の補助溝４３を形成してもよい。また、図５（ｄ）に示すように、円弧状の補助溝４４、又は円弧を含む補助溝を形成してもよい。また、図５（ｅ）に示すように、爪状磁極の中心から周方向に沿って等しい距離に、互いに異なる幅の補助溝４５ａ，４５ｂを形成してもよい。また、図５（ｆ）に示すように、爪状磁極の中心から周方向に沿って互いに異なる距離に補助溝４６ａ，４６ｂを形成してもよい。
【００６２】
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの外周面における磁束密度分布を調整するために先端から基端に向って凹設して補助溝２１ｃ〜２４ｃをそれぞれ形成した。これに対し、磁束密度分布を調整可能であれば上記の形状に限定されず、例えば、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを径方向に沿って延び外周面と内周面とにそれぞれ開口する貫通孔を形成してもよい。また、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの外周面に開口する凹部を形成してもよい。
【００６３】
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂに同じ形状の補助溝２１ｃ〜２４ｃを形成したが、例えばロータコアの位置等に応じて形状を適宜変更するようにしてもよい。例えば、軸方向両端の第１ロータコア２１及び第４ロータコア２４に対して図５（ａ）に示す補助溝４１を形成し、第２ロータコア２２及び第３ロータコア２３に対して図５（ｄ）に示す補助溝４４を形成する。
【００６４】
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂのそれぞれに２つの補助溝２１ｃ〜２４ｃを形成したが、１つ又は３つ以上の補助溝を形成するようにしてもよい。また、各ロータコア２１〜２４において、例えばロータコアの位置等に応じて形成する補助溝の数を変更するようにしてもよい。
【００６５】
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの中心線に対して極間磁石３１を対称に配置したが、非対称としてもよい。つまり、図３（ａ），図３（ｂ）に示す交点Ｏ１，Ｏ２を、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの径方向外側辺の中心と回転軸１２の軸中心を通る直線上からずらすように、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを形成する。例えば、ロータ１１の回転方向や回転数に応じて、極間磁石３１の傾きを変更する。このようにしても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
・上記形態では、極間磁石３１の中心線を、ロータ１１の径方向に対して角度を成すように各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを形成したが、極間磁石３１の中心線をロータ１１の径方向に一致するように各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを形成するようにしてもよい。
【００６７】
・上記形態において、極間磁石３１を適宜省略してもよい。
・上記形態において、背面補助磁石２６，２７，２９，３０を適宜省略してもよい。
・上記形態では、界磁磁石として環状磁石２５，２８を用いたが、平板状の永久磁石を周方向に沿って複数配列して各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを界磁するようにしてもよい。また、一対のコアベース間に１つの円盤状の永久磁石を介在させて各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを界磁するようにしてもよい。
【００６８】
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂ間（２３ｂ，２４ｂ間）に極間磁石３１を配置したが、配置位置に応じて極間磁石の形状を異なるようにしてもよい。
・上記形態では、各極間磁石３１を、第１ロータコア２１の端面から第４ロータコア２４の端面まで延びるように形成したが、軸方向に沿って複数の極間磁石を配置するようにしてもよい。
【００６９】
上記各実施形態から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）前記対となるロータコアの一方の爪状磁極と、前記対となるロータコアの他方のコアベースとの間に配置され、前記爪状磁極及び前記コアベースのそれぞれと同極性が対向するように磁化された補助磁石を有することを特徴とする。この発明によれば、補助磁石により、爪状磁極からコアベースへの直接的な磁束の発生が抑制され、有効な磁束量を多くすることが可能となる。
（ロ）周方向に隣合う爪状磁極の間に配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備えたことを特徴とする。この発明によれば、極間磁石により、隣合う爪状磁極間での直接的な磁束の発生が抑制され、有効な磁束量を多くすることが可能となる。
（ハ）上記（ロ）記載のロータにおいて、前記極間磁石は、前記軸方向一端のロータコアの端面から前記軸方向他端のロータコアの端面まで延びるように形成されたことを特徴とするロータ。この発明によれば、極間磁石の個数を、各ロータコアそれぞれに対応する極間磁石を用意する場合と比べ、部品点数を少なくすることが可能となる。
（ニ）周方向に隣合う爪状磁極の間にそれぞれ配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備え、前記爪状磁極は、各爪状磁極の周方向両側に配置された２つの極間磁石の中心線が、前記回転軸の軸中心を通る線分に対して角度を持つように形成された、ことを特徴とする。この発明によれば、ロータを回転したとき、各極間磁石は、遠心力により、爪状磁極の周方向側面に押し付けられる。このため、ロータから各極間磁石は、ロータから抜け出し難くなる。
【符号の説明】
【００７０】
１１…ロータ、１２…回転軸、２１〜２４…ロータコア、２１ａ〜２４ａ…コアベース、２１ｂ〜２４ｂ…爪状磁極、２１ｃ〜２４ｃ…補助溝（磁束規制部）、２５，２８…環状磁石（界磁磁石）、２６，２７，２９，３０…背面補助磁石（補助磁石）、３１…極間磁石。
【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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