(57)【要約】【課題】漏れ磁束を抑え出力特性を向上させることが可能なモータを提供する。【解決手段】磁性体からなるヨークハウジング１３の底部１３ａには、ロータ２１と軸方向に対向する円環状の補助磁石５１が設けられる。補助磁石５１は、軸線Ｌ１方向であってロータ２１の環状磁石３３と反発する方向に着磁される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコア及び巻線を有するステータと、
それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコアと、前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、第１ロータコアの前記爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２ロータコアの前記爪状磁極を第２の磁極として機能させる界磁磁石とを有するロータとを、
有底筒状で磁性体のヨークハウジング及び該ヨークハウジングの開口部を閉塞する蓋部を有するケース内に収容してなるモータであって、
前記ロータの軸方向への漏れ磁束を相殺する補助磁石を有することを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記補助磁石は、前記ロータの軸方向に着磁され、前記ロータと軸方向において対向することを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項２に記載のモータにおいて、
前記補助磁石は、前記ロータの軸方向であって前記界磁磁石と反発する方向に着磁されることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項２に記載のモータにおいて、
前記補助磁石は、前記ロータの軸方向であって前記界磁磁石と反発する方向に着磁される第１補助磁石と、前記ロータの軸方向であって前記爪状磁極と反発する方向に着磁される第２補助磁石であることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータにおいて、
前記補助磁石は、前記ヨークハウジングの底部に設けられることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータにおいて、
前記補助磁石は、前記ロータの前記ヨークハウジングの底部側の面に設けられる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、ケース内にステータとロータとを収容するモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータに使用されるロータとして、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされるロータコアを備え、それらの間に界磁磁石を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる所謂永久磁石界磁のランデル型構造のロータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ランデル型構造のロータにおいては、モータの高出力化を図るために、交互に配置された爪状磁極の間に、磁路を整流するための極間磁石を配置したものも提案されている（例えば特許文献２参照）。このようなモータは、有底筒状のヨークハウジングとこのヨークハウジングの一端に設けられるエンドフレームとを有するケース内に、前記ロータと前記ステータとが収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４３７４９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１５０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなモータでは、ロータの軸方向一端面側に磁性体のヨークハウジングが位置し、ロータの軸方向他端面側に樹脂製のエンドフレームが位置することとなる。この場合、ロータの界磁磁石からの磁束の一部がケース側（ヨークハウジング側）に漏れてしまい、出力特性の悪化を招く虞がある。
【０００６】
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、漏れ磁束を抑え出力特性を向上させることが可能な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】
【０００７】
上記課題を解決するモータは、ステータコア及び巻線を有するステータと、それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコアと、前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に磁化されることで、第１ロータコアの前記爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２ロータコアの前記爪状磁極を第２の磁極として機能させる界磁磁石とを有するロータとを、有底筒状で磁性体のヨークハウジング及び該ヨークハウジングの開口部を閉塞する蓋部を有するケース内に収容してなるモータであって、前記ロータの軸方向への漏れ磁束を相殺する補助磁石を有する。
【０００８】
この構成によれば、ロータの漏れ磁束を相殺する補助磁石を有することで、ロータの軸方向への漏れ磁束を抑えることができ、出力特性を向上させることができる。
上記モータにおいて、前記補助磁石は、前記ロータの軸方向に着磁され、前記ロータと軸方向において対向することが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、補助磁石は、前記ロータの軸方向に着磁され、前記ロータと軸方向において対向することで、ロータの軸方向への漏れ磁束をより確実に抑えることができ、出力特性を向上させることができる。
【００１０】
上記モータにおいて、前記補助磁石は、前記ロータの軸方向であって前記界磁磁石と反発する方向に着磁されることが好ましい。
この構成によれば、補助磁石を主磁束として作用する界磁磁石の磁束と反発する方向に着磁することで、ロータの軸方向への漏れ磁束をより確実に抑えることができ、出力特性を向上させることができる。
【００１１】
上記モータにおいて、前記補助磁石は、前記ロータの軸方向であって前記界磁磁石と反発する方向に着磁される第１補助磁石と、前記ロータの軸方向であって前記爪状磁極と反発する方向に着磁される第２補助磁石であることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１補助磁石を主磁束として作用する界磁磁石の磁束と反発する方向に着磁することで、ロータの軸方向への漏れ磁束を確実に抑えることができる。更に、第２補助磁石を爪状磁極と反発する方向に着磁させることで、爪状磁極から漏れる磁束を抑えることができる。第１補助磁石及び第２補助磁石によって漏れ磁束を抑えることで、出力特性を向上させることができる。
【００１３】
上記モータにおいて、前記補助磁石は、前記ヨークハウジングの底部に設けられることが好ましい。
この構成によれば、ヨークハウジングの底部に設けた補助磁石によってロータの漏れ磁束を抑えることができる。
【００１４】
上記モータにおいて、前記補助磁石は、前記ロータの前記ヨークハウジングの底部側の面に設けられることが好ましい。
この構成によれば、ヨークハウジングの底部側に位置する前記ロータの面に設けられる補助磁石によって、ロータの漏れ磁束を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のモータによれば、漏れ磁束を抑え、出力特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態におけるモータの断面図である。
【図２】同上におけるモータの平面図である。
【図３】同上におけるロータの斜視図である。
【図４】同上におけるモータの一部拡大断面図である。
【図５】別例におけるロータの断面図である。
【図６】別例におけるロータの断面図である。
【図７】別例におけるロータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、モータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、モータとしてのブラシレスモータ１１のモータケース１２は、略有底円筒状に形成されたヨークハウジング１３と、このヨークハウジング１３のフロント側（図１中、左側）の開口部を閉塞する蓋部としてのエンドプレート１４とを有している。前記ヨークハウジング１３は例えば磁性体の鉄で構成される。また、前記エンドプレート１４は例えば非磁性体の樹脂材料で構成される。
【００１８】
図１に示すように、ヨークハウジング１３の内周面にはステータ１６が固定されている。ステータ１６は、径方向内側に延びる複数のティース１７ａを有するステータコア１７と、ステータコア１７のティース１７ａにインシュレータ１９を介して巻回される巻線２０とを備えている。ステータ１６は、外部の制御回路Ｓから巻線２０に駆動電流が供給されることで回転磁界を発生する。
【００１９】
図２に示すようにステータコア１７は、計１２個のティース１７ａを有している。従って、ティース１７ａ間に形成されるスロット１７ｂの数も１２個とされている。
図２に示すようにティース１７ａは、巻回部１８ａと、巻回部１８ａの径方向内側の端部から周方向両側に突出する突出部１８ｂとを備える。巻回部１８ａは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線２０が集中巻にて巻回されている。
【００２０】
図１に示すように、ブラシレスモータ１１のロータ２１は回転軸２２を有し、ステータ１６の内側に配置されている。回転軸２２は非磁性体の金属シャフトであって、ヨークハウジング１３の底部１３ａ及びエンドプレート１４に支持された軸受２３，２４により回転可能に支持されている。
【００２１】
図３及び図４に示すように、ロータ２１は、前記回転軸２２が圧入されることで互いの軸線Ｌ方向の間隔が保持されつつ回転軸２２に固定される２つのロータコア３１，３２と、各ロータコア３１，３２の軸線Ｌ方向の間に介在される界磁磁石としての環状磁石３３を備える。更に、ロータ２１は、背面補助磁石３４，３５と、極間磁石３６，３７とを備える。
【００２２】
図３及び図４に示すように、ロータコア３１は、略円板状のコアベース３１ａの外周部に、等間隔に複数（本実施形態では４つ）の爪状磁極３１ｂが径方向外側に突出されるとともに軸線Ｌ方向に延出して形成されている。詳しくは、爪状磁極３１ｂは、コアベース３１ａの外周部から径方向外側に突出した突出部３１ｃと、該突出部３１ｃの先端に設けられ軸線Ｌ方向に延びる爪部３１ｄとを有する。突出部３１ｃは、軸線Ｌ方向から見て扇形状に形成されている。爪部３１ｄは、軸直交方向断面が扇形状に形成されている。
【００２３】
図３及び図４に示すように、ロータコア３２は、ロータコア３１と同形状であって、略円板状のコアベース３２ａの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極３２ｂが径方向外側に突出されるとともに軸線Ｌ方向に延出して形成されている。詳しくは、爪状磁極３２ｂは、コアベース３２ａの外周部から径方向外側に突出した突出部３２ｃと、該突出部３２ｃの先端に設けられ軸線Ｌ方向に延びる爪部３２ｄとを有する。突出部３２ｃは、ロータコア３１の突出部３１ｃと同様に、軸線Ｌ方向から見て扇形状に形成されている。爪部３２ｄは、軸直交方向断面が扇形状に形成されている。
【００２４】
そして、各ロータコア３１，３２は、その中央孔に回転軸２２が圧入されるとともに、各コアベース３１ａ，３２ａの軸線Ｌ方向の外側（相反する側）の距離が予め設定された距離となるように回転軸２２に対して圧入固定される。この際、ロータコア３２は、爪状磁極３２ｂが周方向に隣り合う他方のロータコア３１の爪状磁極３１ｂ間に配置されるようにして、且つコアベース３１ａとコアベース３２ａとの軸線Ｌ方向の間に環状磁石３３が配置（挟持）されるようにしてロータコア３１に対して組み付けられている。
【００２５】
環状磁石３３は、フェライト磁石やネオジム磁石等の磁石であって、中央孔が形成された円環状に形成され、ロータコア３１の爪状磁極３１ｂを第１の磁極（本実施形態ではＮ極）として機能させ、ロータコア３２の爪状磁極３２ｂを第２の磁極（本実施形態ではＳ極）として機能させるように、軸線Ｌ方向に磁化されている。即ち、本実施形態のロータ２１は、界磁磁石としての環状磁石３３を用いた所謂ランデル型構造のロータである。ロータ２１は、Ｎ極となる４つの爪状磁極３１ｂと、Ｓ極となる４つの爪状磁極３２ｂとが周方向に交互に配置されており、極数が８極（極対数が４個）となる。すなわち、本実施形態では、ロータ２１の極数が「８」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されている。つまり、前記ロータ２１の極数を２ｎ（但しｎは自然数であり、本実施形態では４）、スロット１７ｂの数（スロット数）を３ｎとして、極数とスロット数の比が２：３となるように構成されている。
【００２６】
ロータコア３１の各爪状磁極３１ｂの背面３１ｅ（径方向内側の面）とロータコア３２のコアベース３２ａの外周面３２ｆとの間には、背面補助磁石３４が配置されている。背面補助磁石３４は、その軸直交方向断面が略扇形状とされ、爪状磁極３１ｂの背面３１ｅに当接する側が爪状磁極３１ｂと同極のＮ極に、ロータコア３２のコアベース３２ａの外周面３２ｆに当接する側がコアベース３２ａと同極のＳ極となるように磁化されている。
【００２７】
また、ロータコア３２の各爪状磁極３２ｂの背面３２ｅとロータコア３１のコアベース３１ａの外周面３１ｆとの間には、背面補助磁石３５が配置されている。背面補助磁石３５は、その軸直交方向断面が扇形状とされ、爪状磁極３２ｂの背面３２ｅに当接する側がＳ極に、ロータコア３１のコアベース３１ａの外周面３１ｆに当接する側がＮ極となるように磁化されている。背面補助磁石３４，３５としては、例えばフェライト磁石を用いることができる。
【００２８】
図２及び図３に示すように、爪状磁極３１ｂと爪状磁極３２ｂとの周方向の間には、極間磁石３６，３７が配置されている。
上記のように構成されたロータ２１は、一方のロータコア３２のコアベース３２ａが、他方のロータコア３１のコアベース３１ａよりも軸線Ｌ方向においてヨークハウジング１３側（底部１３ａ側）に配置される。ちなみに、ロータコア３２が第１ロータコアに相当し、ロータコア３１が第２ロータコアに相当する。
【００２９】
また、図１に示すように、ロータ２１には、略円板状のマグネット固定部材４１を介してセンサ磁石４２が設けられている。詳しくは、マグネット固定部材４１は、中央にボス部４１ａが形成された円板部４１ｂと、この円板部４１ｂの外縁から筒状に延びる筒部４１ｃとを有し、該筒部４１ｃの内周面及び円板部４１ｂの表面に当接するように環状のセンサ磁石４２が固着されている。そして、マグネット固定部材４１は、ロータコア３１と近い側で、そのボス部４１ａが回転軸２２に外嵌されて固定されている。
【００３０】
そして、エンドプレート１４において、センサ磁石４２と軸線Ｌ方向に対向する位置には磁気センサとしてのホールＩＣ４３が設けられている。ホールＩＣ４３は、センサ磁石４２に基づくＮ極とＳ極の磁界を感知するとそれぞれＨレベルの検出信号とＬレベルの検出信号とを前記制御回路Ｓに出力する。
【００３１】
また、本実施形態のモータ１１のヨークハウジング１３内には前記ロータ２１と軸線Ｌ方向において対向する補助磁石５１が収容される。
図４に示すように、補助磁石５１は、中央に貫通孔５１ａを有する円環板状に形成され、板厚方向（軸線Ｌ方向）であって前記環状磁石３３と反発する方向に着磁される。補助磁石５１は、環状磁石３３の直径と略同等の直径となるように形成され、ロータ２１と同軸上となるようにヨークハウジング１３の底部１３ａに設けられる。このとき、補助磁石５１は、ロータ２１の回転時に干渉しないように、ロータコア３２と軸線Ｌ方向において間隙を有するように配設される。
【００３２】
次に、上記のように構成されたブラシレスモータ１１の作用について説明する。
制御回路Ｓから巻線２０に３相の駆動電流が供給されると、ステータ１６にて回転磁界が発生され、ロータ２１が回転駆動される。この際、ホールＩＣ４３と対向するセンサ磁石４２が回転することで、ホールＩＣ４３から出力される検出信号のレベルがロータ２１の回転角度（位置）に応じて切り替わり、その検出信号に基づいて制御回路Ｓから巻線２０に最適なタイミングで切り替わる３相の駆動電流が供給される。これにより、良好に回転磁界が発生され、ロータ２１が良好に連続して回転駆動される。
【００３３】
ここで、本実施形態のロータ２１は、そのロータコア３２のコアベース３２ａが軸線Ｌ方向において補助磁石５１と対向するようになっている。この補助磁石５１は、軸線Ｌ１方向であって、前記環状磁石３３の磁束と反発する方向に着磁される。このため、ヨークハウジング１３とロータ２１との間での軸方向への漏れ磁束を相殺（抑制）することができるようになっている。
【００３４】
次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）ロータ２１の漏れ磁束を相殺する補助磁石５１を有することで、ロータ２１の軸線Ｌ方向への漏れ磁束を抑えることができ、出力特性を向上させることができる。
【００３５】
（２）補助磁石５１は、ロータ２１の軸線Ｌ方向に着磁され、ロータ２１と軸線Ｌ方向において対向することで、ロータ２１の軸線Ｌ方向への漏れ磁束をより確実に抑えることができ、出力特性を向上させることができる。
【００３６】
（３）補助磁石５１を主磁束として作用する環状磁石３３の磁束と反発する方向に着磁することで、ロータ２１の軸線Ｌ方向への漏れ磁束をより確実に抑えることができ、出力特性を向上させることができる。
【００３７】
尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、補助磁石５１をヨークハウジング１３の底部１３ａに設ける構成としたが、これに限らない。
【００３８】
例えば、図５に示すように、ロータ２１側に補助磁石５１を設ける構成を採用してもよい。図５で示す例では、ロータコア３１のコアベース３１ａよりもヨークハウジング１３の底部１３ａ寄りに位置するロータコア３２のコアベース３２ａの軸線Ｌ方向の外側面３２ｇに補助磁石５２を設ける構成を採用している。
【００３９】
・上記実施形態では、補助磁石５１をコアベース３２ａと対向配置させる構成について説明したが、これに加えて例えば爪状磁極に対向配置させる構成を採用してもよい。このような構成としては次の例が考えられる。
【００４０】
（例Ａ）
図６に示すように、各ロータコア３１，３２の爪状磁極３１ｂ，３２ｂの内で、前記ヨークハウジング１３（底部１３ａ）に延出する爪状磁極３１ｂ（爪部３１ｄ）の先端面３１ｇに、軸線Ｌ方向視で爪状磁極３１ｂの先端面３１ｇと同形状（円弧状）の補助磁石５３を設ける。補助磁石５３は、軸線Ｌ方向であって前記爪状磁極３１ｂと反発する方向に着磁される。この場合、補助磁石５２が第１補助磁石に相当し、補助磁石５３が第２補助磁石に相当する。
【００４１】
このような構成とすることで、爪状磁極３１ｂと、ヨークハウジング１３との間での漏れ磁束を抑えることができる。これによって、モータの出力特性を向上させることができる。
【００４２】
（例Ｂ）
図７に示すように、各ロータコア３１，３２の爪状磁極３１ｂ，３２ｂのそれぞれに、爪状磁極３１ｂ，３２ｂと反発する方向に着磁された補助磁石５３，５４を設ける。
【００４３】
補助磁石５３は、前記例Ａと同じものであり、前記ヨークハウジング１３（底部１３ａ）に延出する爪状磁極３１ｂ（爪部３１ｄ）の先端面３１ｇに設けられ、先端面３１ｇと同形状（円弧状）に形成される。この補助磁石５３は、軸線Ｌ方向であって前記爪状磁極３１ｂと反発する方向に着磁される。
【００４４】
補助磁石５４は、前記ヨークハウジング１３（底部１３ａ）とは軸線Ｌ１方向において反対側に延出する爪状磁極３２ｂ（爪部３２ｄ）の先端面３２ｈとは反対側の面３２ｉに設けられ、軸方向視で爪状磁極３２ｂの先端面３２ｈと同形状（円弧状）に形成される。この補助磁石５４は、軸線Ｌ方向であって、前記爪状磁極３２ｂと反発する方向に着磁される。この場合、補助磁石５２が第１補助磁石に相当し、補助磁石５３，５４が第２補助磁石に相当する。
【００４５】
前述したように、それぞれの爪状磁極３１ｂ，３２ｂと、ヨークハウジング１３側であって軸線Ｌ方向において対向する位置に補助磁石５２，５３を設けることで、爪状磁極３１ｂ，３２ｂと、ヨークハウジング１３との間での漏れ磁束を抑えることができる。これによって、モータの出力特性を向上させることができる。
【００４６】
・上記実施形態では、ロータ２１の極数が「８」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されたブラシレスモータに具体化したが、ロータ２１の極数やステータ１６のティース１７ａの数は適宜変更してもよい。
【００４７】
・上記実施形態では、ロータ２１に、背面補助磁石３４，３５と極間磁石３６，３７とを設ける構成としたが、これに限らない。例えば背面補助磁石のみを設ける構成、極間磁石のみを設ける構成、背面補助磁石及び極間磁石を省略する構成を採用してもよい。
【００４８】
・上記各実施形態では、ステータ１６のティース１７ａに巻線２０を巻装する構成としたが、これに限らない。例えば、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされるステータコアを備え、それらの間に巻線を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる構成を採用してもよい。
【００４９】
・上記実施形態では、エンドプレート１４を樹脂材料で構成したが、これに限らない。例えば、エンドプレート１４をアルミニウムやステンレス鋼（ＳＵＳ）等の非磁性体材料を採用してもよい。また、エンドプレート１４とロータ２１との軸線Ｌ方向における距離が、ヨークハウジング１３（底部１３ａ）とロータとの軸線Ｌ方向における距離よりも長いという条件を満たせば、エンドプレート１４として磁性体材料を用いてもよい。
【００５０】
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１１…モータ、１３…ヨークハウジング、１４…エンドプレート（蓋部）、１６…ステータ、１７…ステータコア、１７ａ…ティース、１７ｂ…スロット、２０…巻線、２１…ロータ、３１…ロータコア（第２ロータコア）、３１ａ，３２ａ…コアベース、３１ｂ，３２ｂ…爪状磁極、３２…ロータコア（第１ロータコア）、３２ｇ…外側面（面）、５１…補助磁石（第１補助磁石）、５２…補助磁石（第１補助磁石）、５３…補助磁石（第２補助磁石）、５４…補助磁石（第２補助磁石）。
【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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【図６】
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【図７】
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