(57)【要約】  低コスト、高効率運転、かつトルク脈動が少ないブラシレス直流モータを提供するために、該ブラシレス直流モータにおいて、励磁コイル20 が巻回されるステータ10 と、該ステータ10 に収容され、所定の向きに回転可能なロータ30 と、該ロータ30 の回転軸を中心として対向し、前記ステータ10 に固定される対の磁石(41a,41b)，(42a,42b)とを備える構成とした。
2015098267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルが巻回されるステータと、  前記ステータに収容され、所定の向きに回転可能なロータと、  該ロータの回転軸を中心として対向し、前記ステータに固定される対の磁石と、を備えることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項２】
請求項１において、  前記対の磁石は、前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石からなり、  前記ロータは、  自身の回転に応じて前記複数対の磁石に近接可能に配置され、径方向に延びる基部と、前記基部の両端から前記所定の向きに延びる延出部と、有し、  それぞれの前記磁石は、  周方向で隣り合う他の磁石と前記延出部を介して磁気的に接続された状態で、自身が発生源となる磁束が、前記他の磁石の発生源となる磁束と強め合うように配置されることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項３】
請求項２において、  前記延出部は、前記ロータから離れるにつれて前記磁石からの距離が離れるように延びていることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項４】
請求項１において、  前記対の磁石は、前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石からなり、  前記ロータの前記磁石に対向する側の面は、前記磁石の前記ロータ側の面と、略同一の面積または、略同一の面の対向長さであることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項５】
請求項１において、  前記対の磁石は、前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石からなり、  前記ロータは、前記磁石に対向する側の二つのロータ周辺部と回転軸側のロータ基部とを含んでなり、  前記ロータ周辺部が前記磁石に対向する面の面積は、前記ロータ基部の前記面と同一方向の断面の面積よりも大きいことを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項６】
請求項１において、  前記対の磁石は、前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石からなり、  前記ロータは、前記磁石に対向する側の二つのロータ周辺部と回転軸側のロータ基部とを含んでなり、  前記ロータ周辺部が前記磁石に対向する面と同一方向の前記ロータ周辺部の断面の面積が、前記ロータ基部に向かうにつれて減少することを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項７】
請求項１において、  前記対の磁石は、前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石からなり、  前記ロータが前記磁石に対向する面付近において、前記ロータに他の部分より磁気抵抗が高い高磁気抵抗部が設けられ、  該高磁気抵抗部は、前記ロータに空隙の形成、切欠きの形成によって、あるいは前記ロータの厚さの変更、異材化によって形成されることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項８】
請求項１において、  前記対の磁石は、前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石からなり、  前記ステータの前記励磁コイルが巻回される付近の第一収容部に、前記ロータの他の部分より磁気抵抗が高い高磁気抵抗部が設けられ、  該高磁気抵抗部は、前記ロータに空隙の形成、切欠きの形成によって、あるいは前記ロータの厚さの変更、異材化によって形成されることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項９】
請求項１において、  前記対の磁石は、前記ロータの回転軸を中心として異極が対向するように、周方向において所定間隔で前記ステータの内面に固定される複数対の磁石からなり、  前記ロータの回転方向と対向する前記ステータの第一収容部の端および第二収容部の端が、前記磁石の端より短く形成されることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１０】
請求項１において、  前記ステータは、  前記励磁コイルが巻回されるコイル巻回部と一体形成され、前記ロータを収容する収容部を備え、  前記収容部は、  二対の前記磁石それぞれの一方が固定され、第１接続部を介して前記コイル巻回部の一端に接続される第１収容部と、  二対の前記磁石それぞれの他方が固定され、第２接続部を介して前記コイル巻回部の他端に接続される第２収容部と、を有し、  前記第１収容部の端部と、前記第２収容部の端部と、が互いに離間していることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１１】
請求項１において、  前記磁石は、前記対の磁石を結ぶ方向に対して直交する方向、かつ前記ロータの回転軸に直交する方向に磁界が発生することを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１２】
請求項１１において、  前記対の磁石は、同一の向きに磁界が発生することを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１３】
請求項１１において、  前記ステータは、第一収容部と第二収容部とを有し、前記第一収容部と前記第二収容部とは、隙間をもって形成され、  前記第一または第二収容部の前記ロータに対向する面には、前記隙間と略同一の幅の隙間が出来るように段差部を有し、  前記段差部における前記第一または第二収容部に前記磁石が設けられることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１４】
請求項１１において、  前記磁石は、直方体の形状であることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１５】
請求項１４において、  前記直方体の形状である磁石は、前記対の磁石を結ぶ方向に対して直交する方向の厚み幅に対し、前記対の磁石を結ぶ方向の横幅が長いことを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１６】
請求項１３において、  前記段差部において、前記磁石の端は、前記段差部のステータの端から突き出ていることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１７】
請求項１３において、  前記段差部において、前記磁石の端は、前記段差部のステータの端と揃っていることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１８】
請求項１３において、  前記段差部において、前記磁石の端は、前記段差部のステータの端の内部に埋もれていることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【請求項１９】
請求項１１において、  前記磁石は、ネオジム磁石であることを特徴とするブラシレス直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ブラシレス直流モータに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、自動車等の電動ポンプには、ブラシ及び整流子を有するブラシ付直流モータが主に用いられていた。ブラシ付直流モータは、低コストかつ構造が単純であるという利点を有する。  これに対し、前記したブラシ及び整流子に代えて、スイッチング素子のオン／オフを電気的に制御することで矩形波電圧をコイルに印加するブラシレス直流モータが知られている。ブラシレス直流モータを用いることで、その使用期間に関わらず、電気的接続の信頼性を維持できる。  なお、従来のブラシレス直流モータは、三相交流電源を用いるものと単相交流電源を用いるものがある。  三相のブラシレス直流モータは、互いに位相の異なる矩形波電圧を三相コイルに印加することで、回転磁界を発生させる構成になっている。この場合、三相コイルに正負の電圧を印加するため６個のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ：Field effect transistor）が必要となる。  また、単相のブラシレス直流モータは、交番磁界となるので、そのままでは起動できないために、補助コイル（隈取コイル）を用いている。  特許文献１には、隈取コイルが巻回されるステータと、このステータのロータ収容孔に挿入されて回転駆動するロータと、ステータを励磁する励磁コイルと、を備えた隈取モータについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０９０８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、ブラシ付直流モータは、整流子との機械的接触によって、ブラシが経年劣化し、ブラシ・整流子間の電気的接続に不具合が生じるという欠点がある。  また、三相のブラシレス直流モータは、前記したように三相コイルに正負の電圧を印加するため６個のスイッチング素子が必要となって、ブラシ付直流モータよりも製造コストが高くなるという欠点がある。  また、特許文献１に記載された隈取モータは、補助コイル（隈取コイル）を必要とすることにより、製造コストが高くなるという欠点がある。また、一周期のうちに隈取コイルに誘起電流が流れない期間では、ロータに負トルクが発生するため、運転効率が低いという問題がある。【０００５】  そこで、本発明は、低コストかつ高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  前記の目的を達成するために、各発明を以下のような構成にした。  すなわち、本発明のブラシレス直流モータは、励磁コイルが巻回されるステータと、前記ステータに収容され、所定の向きに回転可能なロータと、該ロータの回転軸を中心として対向し、前記ステータに固定される対の磁石と、を備えることを特徴とする。  また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、低コスト、高効率運転、かつトルク脈動が少ないブラシレス直流モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るブラシレス直流モータの構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るブラシレス直流モータの回転動作原理の概要について説明する図であり、（ａ）は第１の安定点におけるロータの位置と主磁束を示し、（ｂ）は第１の安定点において、励磁コイルに電流を第１方向に流したときのロータとステータの主磁束を示し、（ｃ）は第２の安定点におけるロータの位置と主磁束を示し、（ｄ）は第２の安定点において、励磁コイルに電流を第２方向に流したときのロータとステータの主磁束を示している。
【図３】本発明の第１実施形態に係るブラシレス直流モータのロータ・ステータ間の最大・最小インダクタンスについて説明する図である。
【図４】磁石とロータ周辺部との対向面積を変化させたときの形状例を示す図であり、（ａ）は対向面積がＳ１であり、（ｂ）は対向面積がＳ２であり、（ｃ）は対向面積がＳ３であり、（ｄ）は対向面積がＳ４である。
【図５】磁石とロータ周辺部との対向面積が変化したときのロータ・ステータ間のインダクタンス差の関係の一例を示す図である。
【図６】ロータ基部と磁石の中央とのギャップを変化させたときの形状例を示す図であり、（ａ）はギャップがＧ１であり、（ｂ）はギャップがＧ２であり、（ｃ）はギャップがＧ３であり、（ｄ）はギャップがＧ４である。
【図７】ロータ基部と磁石の中央とのギャップが変化したときのロータ・ステータ間のインダクタンス差の関係の一例を示す図である。
【図８】ロータにおける二つのロータ周辺部間の距離を変化させたときの形状例を示す図であり、（ａ）は二つのロータ周辺部間の距離がＬ１であり、（ｂ）は二つのロータ周辺部間の距離がＬ２であり、（ｃ）は二つのロータ周辺部間の距離がＬ３である。
【図９】ロータ空隙部を備えた構造と、その作用、機能について説明する図であり、（ａ）はロータ空隙部のないロータの形状であり、（ｂ）は複数の第１ロータ空隙部とひとつの第２ロータ空隙部を有するロータの形状であり、（ｃ）はロータ空隙部のないロータを透る主磁束の状態を示し、（ｄ）は複数の第１ロータ空隙部とひとつの第２ロータ空隙部を有するロータを透る主磁束の状態を示している。
【図１０Ａ】ロータ周辺部にロータ空隙部がない場合のブラシレス直流モータのトルク特性の一例を示した模式図である。
【図１０Ｂ】ロータ周辺部にロータ空隙部が備えられたブラシレス直流モータのトルク特性の一例を示した模式図である。
【図１１】ステータ切欠部を備えた構造と、その作用、機能について説明する図であり、（ａ）はステータ切欠部のないステータの形状であり、（ｂ）は第１ステータ切欠部、第２ステータ切欠部を有するステータの形状であり、（ｃ）はステータ切欠部のないステータを透る主磁束の状態を示し、（ｄ）は第１ステータ切欠部、第２ステータ切欠部を有するステータを透る主磁束の状態を示している。
【図１２Ａ】ステータ切欠部がない場合のブラシレス直流モータのトルク特性の一例を示した模式図である。
【図１２Ｂ】ステータ切欠部がある場合のブラシレス直流モータのトルク特性の一例を示した模式図である。
【図１３】延出部の形状と第２ステータ切欠部の有無によってトルク変動への影響、作用について説明する図であり、（ａ）は延出部がロータ周辺部の円周部と同様に、磁石の内側の円弧部と対向する形状であり、かつ第２ステータ切欠部がない場合の形状であり、（ｂ）は延出部が磁石の内側の円弧部から先端に行くにつれて離れる形状であり、かつ第２ステータ切欠部がある場合の形状である。
【図１４】第２ステータ切欠部の有無によってトルク変動への影響、作用について説明する図であり、（ａ）は第２ステータ切欠部がない場合の形状であり、（ｂ）は第２ステータ切欠部がある場合の形状である。
【図１５Ａ】延出部が磁石の内側の円弧部と対向する形状の場合のブラシレス直流モータのトルク特性の一例を示した模式図である。
【図１５Ｂ】延出部が先端に行くにつれて、磁石の内側の円弧部から離れる形状であり、かつ第２ステータ切欠部がある形状の場合のブラシレス直流モータのトルク特性の一例を示した模式図である。
【図１６Ａ】第２ステータ切欠部がない形状の場合のブラシレス直流モータのトルク特性の一例を示した模式図である。
【図１６Ｂ】第２ステータ切欠部がある形状の場合のブラシレス直流モータのトルク特性の一例を示した模式図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータの回転軸に直角方向の断面を示す図である。
【図１８】本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータの回転動作原理について説明する図であり、（ａ）は第１の安定点における励磁コイルの電流とロータ位置と各主磁束を示し、（ｂ）は第２の安定点におけるロータの位置と各主磁束を示し、（ｃ）は第３の安定点における励磁コイルの電流とロータ位置と各主磁束を示し、（ｄ）は第４の安定点におけるロータの位置と各主磁束を示している。
【図１９】本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータの磁石の形状をより詳しく示す断面図であり、（ａ）は図１７を磁石の近傍に限定して再記した図であり、（ｂ）は磁石の形状をより分かりやすく示すための斜視図である。
【図２０】本発明の第３実施形態に係るブラシレス直流モータの構成を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面の斜視図である。
【図２１】本発明の第４実施形態に係るブラシレス直流モータの断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、本発明の実施するための形態（以下、実施形態と称す）について、適宜、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】（第１実施形態）＜ブラシレス直流モータの構成＞  図１は、本発明の第１実施形態に係るブラシレス直流モータ１の構成の一例を示す断面図である。  図１において、ブラシレス直流モータ１は、ロータ３０がステータ１０に収容されたインナーロータ型構造を呈し、ステータ１０の内部（回転軸Ｋを基準として径方向内側）にロータ３０が回転自在に軸支されている。なお、回転軸Ｋには、負荷（不図示）が連結される。  また、ブラシレス直流モータ１は、励磁コイル２０が巻回されたステータ１０と、ステータ１０に収容され左回りに回転可能なロータ３０と、周方向において、略等間隔でステータ１０の内面に固定される磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂと、を備えている。  以上の構成により、ブラシレス直流モータ１は、励磁コイル２０に流れる電流に応じた磁束と、ステータ１０の内面に固定される４つの磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂの磁束と、の合成磁束によってトルクを発生させ、ロータ３０を左回り（反時計回り）に回転駆動させる機能を有している。なお、動作の詳細は後記する。
【００１１】《ステータ》  ステータ１０は、径方向内側にロータ３０を収容する磁性体（例えば、ケイ素鋼板）であり、コイル巻回部１１と、第１収容部１２と、第２収容部１３と、第１接続部１４と、第２接続部１５とを備えている。  コイル巻回部１１は、左右方向に延びる棒状部材であり、励磁コイル２０が巻回されている。  第１収容部１２は、断面視で概ねＣ字状を呈し、回転軸Ｋと平行に（つまり、紙面手前側・奥側に）延びている。第１収容部１２は、第１接続部１４を介してコイル巻回部１１の左端に接続されている。
【００１２】  第２収容部１３は、断面視で概ね逆Ｃ字状を呈し、回転軸Ｋと平行に延びている。第２収容部１３は、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１の右端に接続されている。  つまり、第１接続部１４、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１と一体成形された第１収容部１２及び第２収容部１３は、ロータ３０を左右から挟み込むように、回転軸Ｋを中心とする円柱状の収容空間を形成している。  なお、第１収容部１２は、上下両端に向かうにつれて肉薄に形成されている。これによって、第１収容部１２の上端付近・下端付近を透る磁束の量を制限できる。なお、第２収容部１３についても同様である。
【００１３】  また、第１収容部１２の上端と、第２収容部１３の上端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ４と後記する第２ステータ切欠部６２の左右方向の長さとの合計分だけ離間している。  同様に、第１収容部１２の下端と、第２収容部１３の下端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ４と第２ステータ切欠部６２の左右方向の長さとの合計だけ離間している。  これらの離間によって、励磁コイル２０の電流に伴う磁束が必ずロータ３０を透り抜けるようにしている。換言すると、励磁コイル２０の電流に伴って生じる磁束が、ステータ１０内のみで閉じないようにしている。
【００１４】  励磁コイル２０が巻回された左端の下側の近傍で、第１接続部１４と第１収容部１２とが接続した部分において、第１収容部１２の磁性体の一部が切欠けた第１ステータ切欠部６１がある。  また、励磁コイル２０が巻回された概ね中央の下側の近傍、かつ磁石４１ａの右端の近傍における第１収容部１２の磁性体の一部が切欠けた第２ステータ切欠部６２がある。  なお、第１ステータ切欠部６１と第２ステータ切欠部６２は、磁気抵抗が高い高磁気抵抗部の役目をする。  これら第１ステータ切欠部６１と第２ステータ切欠部６２の機能、作用については、後記する。
【００１５】  磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂは、それぞれ、断面視で円弧状をなす永久磁石である。  磁石４１ａ、４２ａは、ステータ１０の第１収容部１２の径方向内側のそれぞれ左上側と左下側に固定して備えられている。  磁石４２ｂ、４１ｂは、ステータ１０の第２収容部１３の径方向内側のそれぞれ右上側と右下側に固定して備えられている。  磁石４１ａ、４２ｂは、ステータ１０側がＮ極であり、ロータ３０側がＳ極である。  磁石４２ａ、４１ｂは、ステータ１０側がＳ極であり、ロータ３０側がＮ極である。  このように磁石４１ａ、４１ｂ、および磁石４２ａ、４２ｂは、ロータ３０の回転軸Ｋを中心として、それぞれ対向して対をなしている。  磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂはそれぞれ円弧状に形成され、円弧状の長さ（円弧長）はそれぞれＬ２である。  また、磁石４１ａと磁石４２ａとの間、磁石４２ａと磁石４１ｂとの間、磁石４１ｂと磁石４２ｂとの間、磁石４２ｂと磁石４１ａとの間は、それぞれ所定の距離（間隔）Ｌ４だけ離間している。  なお、磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂは、第１収容部１２と第２収容部１３の内側において周方向で隣り合う他の磁石と、後記するようにロータ３０の延出部５３を介して磁気的に接続された状態で、自身が発生源となる磁束が、他の磁石の発生源となる磁束と強め合うように配置されている。磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂとロータ３０、およびその延出部５３と磁束との関連、作用については後記する。
【００１６】《ロータ》  ロータ３０は、ブラシレス直流モータ１内での磁束分布に応じたトルクによって、左回りに回転可能な回転子であり、第１収容部１２と第２収容部１３との間の円柱状の収容空間に収容されている。  ロータ３０は、ロータ基部３１と、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂと延出部５３と、が一体成形された磁性体（例えば、鉄心）である。  また、ロータ周辺部３２ａの円周側（ステータの磁石側）には、磁気抵抗を高くして、磁束の流入を制限するための空隙である第１ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５１がある。なお、図１においては、第１ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５１は、複数の窓状の空隙から構成されている。  また、ロータ周辺部３２ａの側面には、磁気抵抗を高くして、磁束の流入を制限するための空隙または切欠きである第２ロータ空隙部（高磁気抵抗部）５２がある。
【００１７】  また、ロータ周辺部３２ａの円周側（ステータの磁石側）の左端には、左回りの回転とする要因となる磁性体の延出部５３がある。なお、延出部５３の形状は、ロータ周辺部３２ａの形状に比較すれば、細い形状となっている。この細い形状とするのは、必要以上の磁束が透るのを避けるためである。  また、延出部５３は、先端（左端）に行くにしたがって、ステータ１０の磁石（４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂ）から離れる形状となっている。この理由については、後記する。  なお、ロータ周辺部３２ｂについても、第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２、延出部５３が同様に備えられている。なお、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂの形状は、回転軸Ｋに基づいて点対称である。  また、断面視において、延出部５３、第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２は、ロータ３０のロータ周辺部３２ａ（３２ｂ）の左端側に形成されている。このように、ロータ周辺部３２ａ（３２ｂ）の左端側に形成されることによって、ロータ３０が左回転の動作に適した構造となる。
【００１８】  なお、第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２、延出部５３の作用、効果の詳細は、後記する。  また、ロータ３０のロータ周辺部３２ａ、３２ｂがステータ１０の磁石（４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂ）と対向する部分（円周部）は、円弧状に形成され、円弧状の長さ（円弧長）はそれぞれＬ１である。なお、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂの円弧状の長さ（円弧長）Ｌ１は、磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂのそれぞれの円弧状の長さ（円弧長）Ｌ２と概ね等しい（Ｌ１＝Ｌ２）ことが望ましい。  なお、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂの円弧状の長さ（円弧長）Ｌ１には、延出部５３の長さは含まれていない。  また、ロータ３０のロータ周辺部３２ａ、３２ｂとステータ１０の磁石（４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂ）とが互いに対向する面のそれぞれの面積が概ね等しいことが望ましい。  これらのロータ周辺部と磁石とが互いに対向する長さ、または面積が概ね等しいことが望ましい理由については、後記する。
【００１９】＜回転動作原理の概要＞  次に、ブラシレス直流モータ１の回転動作原理の概要について説明する。  図２は、本発明の実施形態に係るブラシレス直流モータ１の回転動作原理の概要について説明する図であり、（ａ）は第１の安定点におけるロータの位置と主磁束を示し、（ｂ）は第１の安定点において、励磁コイルに電流を第１方向に流したときのロータとステータの主磁束を示し、（ｃ）は第２の安定点におけるロータの位置と主磁束を示し、（ｄ）は第２の安定点において、励磁コイルに電流を第２方向に流したときのロータとステータの主磁束を示している。
【００２０】  また、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、ロータとステータにおいては、磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂとステータ１０とロータ３０と励磁コイル２０とによる磁束分布の概要は、複数の細線により示している。なお、ロータ３０の回転に寄与しない漏洩磁束については、表記を省略している。また、細線による磁束分布のみでは、その作用がわかりにくいこともあるので、磁束分布により表記された磁束を合成したものを「主磁束」と表記する。  この主磁束として、ロータ３０と磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂとステータ１０とで閉じる主磁束２０１、２０２＜図２の（ａ）、（ｂ）＞、および主磁束２１１、２１２＜図２の（ｃ）、（ｄ）＞として、太い線で表記している。また、励磁コイル２０とステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、主磁束３０１＜図２の（ｂ）＞、主磁束３１１＜図２の（ｄ）＞として、太い線で表記している。
【００２１】  図２の（ａ）においては、励磁コイル２０には、電流が流れていない。このとき、ロータ３０と磁石４１ａとステータ１０と磁石４２ａとを介して主磁束２０２が生成される。また、ロータ３０と磁石４２ｂとステータ１０と磁石４１ｂとを介して主磁束２０１が生成される。なお、磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂの極性（Ｎ、Ｓ）は、図１に示したとおり、あるいは前記したとおりである。  ロータ３０のロータ周辺部３２ａの磁石との対向部の大半は、磁石４２ｂと対向しているが、ロータ周辺部３２ａの磁石との対向部の一部は、磁石４１ａと対向している。この状態でロータ３０の左回転と右回転のトルクが均衡するトルクバランスが形成され、回転しない安定点となる。  なお、ロータ周辺部３２ａの磁石との対向部の一部が磁石４１ａと対向する状態で、トルクバランスが形成されるのは、延出部５３と、高磁気抵抗部となる第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２の作用が関連する。
【００２２】  延出部５３（図１）が周方向で隣り合う磁石（例えば、磁石４２ｂ、４１ａ）間の距離Ｌ４よりも長くなっていると、ロータ３０を回転させたときに、延出部５３が一対の磁石（４１ａ、４２ｂ）と径方向で重なり合う状態ができる。そのため、一対の磁石（４１ａ、４２ａ）および他の磁石（４１ｂ、４２ｂ）との間で磁気的な接続を促し、それぞれ主磁束２０２、主磁束２０１が形成され、前記したように、図２の（ａ）においては、トルクバランスが形成される。  なお、このときの高磁気抵抗部となる第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２の作用については、後記する。  また、ロータ周辺部３２ｂの磁石との対向部の大半は、磁石４２ａと対向し、対向部の一部が磁石４１ｂと対向する状態についても同様である。重複する説明は省略する。
【００２３】  図２の（ｂ）においては、図２の（ａ）で示した第１の安定点の状態において、励磁コイル２０に電流を第１の方向２０ａ、２０ｂに流した状態を図示している。なお、第１の方向２０ａとは紙面奥側から手前側に、２０ｂとは紙面手前側から奥側を意味している。  この励磁コイル２０に電流を第１の方向２０ａ、２０ｂに流したことによって、新たな主磁束３０１が、ステータ１０と磁石４１ｂとロータ３０と磁石４１ａを介して形成される。  図２の（ｂ）に示すように、第１の安定点における主磁束２０１、２０２に新たな主磁束３０１が加わったことにより、延出部（５３、図１）近傍のロータ周辺部３２ａ、３２ｂの磁束密度は高まる（磁束分布が密になる）。磁束密度が高まると電磁場の応力（マクスウェルの応力）が強まり、トルクバランスがくずれ、左回転する力が加わる。  そして、ロータ３０が左回転することにより、第２の安定点を示した図２の（ｃ）に向かう。
【００２４】  図２の（ｃ）は、前記したように、第２の安定点におけるロータ３０の位置と主磁束２１１、２１２を示している。なお、図２の（ｃ）において、励磁コイル２０には電流を流していない。  第１の安定点から左回転して第２の安定点の付近に達すると、励磁コイル２０に前記の第１の方向に電流を流すのを止めても、この第２の安定点の状態でトルクバランスが形成され、回転しない安定点となる。  つまり、図２の（ｃ）に示した状態において、ロータ周辺部３２ａが磁石４１ａと径方向で重なり合い、延出部５３が磁石４２ａと径方向で重なり合っている。そのため、一対の磁石（４１ａ、４２ａ）との間で磁気的な接続を促し、主磁束２１２が形成される。
【００２５】  また、ロータ周辺部３２ｂが磁石４１ｂと径方向で重なり合い、延出部５３が磁石４２ｂと径方向で重なり合っている。そのため、一対の磁石（４１ｂ、４２ｂ）との間で磁気的な接続を促し、主磁束２１１が形成される。  これらの主磁束２１２と主磁束２１１が形成されることによって、図２の（ｃ）においてトルクバランスが形成されるのである。  なお、図２の（ｃ）においては、ロータ３０のロータ周辺部３２ａの磁石との対向部の大半は、磁石４１ａと対向しているが、ロータ周辺部３２ａの磁石との対向部の一部は、磁石４２ａと対向している。
【００２６】  図２の（ｄ）においては、図２の（ｃ）で示した第２の安定点の状態において、励磁コイル２０に電流を第２の方向２１ａ、２１ｂに流した状態を図示している。なお、第２の方向２１ａとは紙面手前側から奥側に、２１ｂとは紙面奥側から手前側を意味している。  この励磁コイル２０に電流を第２の方向２１ａ、２１ｂに流したことによって、新たな主磁束３１１が、ステータ１０と磁石４２ａとロータ３０と磁石４２ｂを介して形成される。  図２の（ｄ）に示すように、第２の安定点における主磁束２１１、２１２に新たな主磁束３１１が加わったことにより、延出部（５３、図１）近傍のロータ周辺部３２ａ、３２ｂの磁束密度は高まる（磁束分布が密になる）。磁束密度が高まると電磁場の応力（マクスウェルの応力）が強まり、トルクバランスがくずれ、左回転する力が加わる。  そして、ロータ３０が左回転することにより、第１の安定点を示した図２の（ａ）に向かう。
【００２７】  以上のように、励磁コイル２０に交互（第１の方向、第２の方向）に電流を流すことにより、ブラシレス直流モータ１は図２の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）・・・の順に左回転する。  また、このときの励磁コイル２０の制御を１ステップごとに行い、安定点ごとに止めることもできるし、また、励磁コイル２０における電流の反転を連続的に行い、連続的な左回転を行うこともできる。  なお、図２の（ａ）で示した状態を第１の安定点とし、図２の（ｃ）で示した状態を第２の安定点とした。図２の（ａ）で示した状態から図２の（ｃ）で示した状態まで、ロータ３０は、９０度回転している。つまりロータ３０からみると９０度回転するごとに安定点を通過するので、１回転で安定点が４点存在している。しかしながら、ロータの形状は、回転軸Ｋに基づいて点対称であるため、１８０度先の別の安定点に回転しても、外観上は区別がない。したがって、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）においては、２つの安定点のみを示して、簡略的に説明している。
【００２８】＜ロータ・ステータ間の最大・最小インダクタンス＞  次に、ロータ・ステータ間の最大・最小インダクタンスについて説明する。なお、ロータ・ステータ間のインダクタンスとは、励磁コイル２０（図１、図３）における電圧と電流の関係から算出される等価インダクタンスである。この等価インダクタンスは、ロータ３０とステータ１０との位置関係によって変化するのでロータ・ステータ間のインダクタンスと呼称する。  図３は、本発明の実施形態に係るブラシレス直流モータ１のロータ３０とステータ１０間の最大・最小インダクタンスについて説明する図である。  ロータ３０のロータ周辺部３２ａ、３２ｂがそれぞれステータ１０の磁石４１ａ、４１ｂとそれぞれの円弧が概ね一致して対向したときに、ロータ３０とステータ１０間の磁束が最も透りやすくなり、ロータ・ステータ間のインダクタンスは最大となる。  なお、このときのロータ３０のロータ周辺部３２ａ、３２ｂ方向の中心軸を方向１０１とする。
【００２９】  また、ロータ３０とステータ１０間のインダクタンスが最小となるのは、前記の方向１０１の直角方向、すなわち図３における方向１０２である。この方向１０２において、ロータ３０とステータ１０間に磁束が最も透りにくく、最小インダクタンスとなる。  ただし、前記した図１の第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２、延出部５３等がロータ周辺部３２ａ、３２ｂにあって、対称性が満たされていないときには、最大インダクタンスとなる位置が、図３の方向１０１からずれる場合もある。  なお、最大インダクタンスあるいは最小インダクタンスは、ロータ３０の形状によって異なるが、最大インダクタンスと最小インダクタンスの差が大きいほど、一般的には、ブラシレス直流モータ１の回転トルクが大きくなる。それとともに、ブラシレス直流モータ１のエネルギー効率（入力電力に対する出力トルク）が高くなり、高効率運転が可能となる。
【００３０】＜ロータの形状によるインダクタンス差＞  図１または図３におけるロータ３０の形状を変えると、最大インダクタンスと最小インダクタンスがそれぞれ変化するとともに、最大インダクタンスと最小インダクタンスとのインダクタンス差も変化する。  次に、ロータ３０の形状を変化させる例をあげて、その場合における最大インダクタンスと最小インダクタンスとのインダクタンス差がどのように変わるかを示す。
【００３１】《磁石とロータ周辺部の対向面積とインダクタンス差との関係》  ロータ３０の形状を変化させる第１例として、磁石４１ａ（あるいは４２ａ、４１ｂ、４２ｂ）とロータ周辺部３２ａ（あるいは３２ｂ）との対向面積との関係について、次に示す。  図４は、磁石４１ａ（図１、図３）とロータ周辺部（３２ａ：図１）との対向面積を変化させたときの形状例を示す図であり、（ａ）は対向面積がＳ１であり、（ｂ）は対向面積がＳ２であり、（ｃ）は対向面積がＳ３であり、（ｄ）は対向面積がＳ４である。  なお、ロータ周辺部（３２ａ：図１）が磁石（４１ａ：図１）に対向する円周部の円弧長Ｌ１（図１）が磁石（４１ａ：図１）の円弧長Ｌ２（図１）との関係において、図４の（ａ）、（ｂ）では、Ｌ２＞Ｌ１である。また、図４の（ｃ）においては、Ｌ２＝Ｌ１であって、ロータ周辺部の円弧長が磁石の円弧長に等しい。また、図４の（ｄ）においては、ロータ周辺部の円弧長が磁石の円弧長よりも大きい（Ｌ２＜Ｌ１）。  なお、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、ロータ周辺部の厚みをすべて同一とすれば、ロータ周辺部の対向面積とロータ周辺部の円弧長の大小関係は一致する。  以下において、ロータ周辺部の対向面積とロータ周辺部の円弧長の大小関係は一致するものとして説明する。
【００３２】  図５は、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した形状の変化による磁石４１ａ（図１、図３）とロータ周辺部（３２ａ：図１）との対向面積が変化したときのロータ・ステータ間の最大インダクタンスと最小インダクタンスとのインダクタンス差の関係の一例を示す図である。  図５において、横軸は磁石４１ａ（あるいは４２ａ、４１ｂ、４２ｂ）とロータ周辺部３２ａ（あるいは３２ｂ）との対向面積である。なお、図５では「回転子対向部  面積Ｓｇ（ｍｍ２）」と表記している。縦軸は、ロータ・ステータ間の最大インダクタンスと最小インダクタンスとのインダクタンス差である。図５では「インダクタンス差」と表記している。  図５において、符号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４で示した特性点は、それぞれ図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した形状に対応している。
【００３３】  図５においては、符号Ｓ３の特性点が、インダクタンス差が最も大きいことを示している。符号Ｓ３での特性は、図４の（ｃ）で示した磁石４１ａ（あるいは４２ａ、４１ｂ、４２ｂ）とロータ周辺部３２ａ（あるいは３２ｂ）との対向面積がＳ３の場合の特性である。つまり、ロータ周辺部の円弧長が磁石の円弧長に等しいときに、インダクタンス差が最も大きくなることを示している。  なお、前記したように、インダクタンス差が最も大きいということは、ブラシレス直流モータ１（図１）のエネルギー効率が、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した形状の変化において、最も高いことを示唆している。  なお、図４の（ａ）、（ｂ）に示した形状が、図４の（ｃ）に示した形状におけるインダクタンス差よりも小さいのは、ロータ周辺部の円弧長が小さいために、最大インダクタンスが小さいことに起因する。  また、図４の（ｄ）に示した形状が、図４の（ｃ）に示した形状におけるインダクタンス差よりも小さいのは、最大インダクタンスは大きいが、ロータ３０（図１、図４）の幅（図３の方向１０２）が大きくなり、最小インダクタンスが大きくなったため、インダクタンス差が小さくなったことに起因する。
【００３４】  以上において、図５では、横軸に回転子対向部の「面積」をとり、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）においては、ロータ周辺部（ロータ３０：図４）の円周部の「円弧長」の形状の相違で説明したが、ロータ周辺部（ロータ３０）と磁石（４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂ）とが互いに対向する部分は、対向面積、および対向長（対向長さ、円弧長）が共に概ね等しいことが望ましい。  すなわち、ロータ周辺部と磁石とが互いに対向する部分において、対向面積、および、または、対向長（円弧長）が概ね等しいと、ブラシレス直流モータ１の回転トルクが大きくなる。それとともに、ブラシレス直流モータ１のエネルギー効率が高くなり、高効率運転が可能となる。
【００３５】《ロータのくびれ形状とインダクタンス差との関係》  次に、ロータのくびれ形状とインダクタンス差との関係について説明する。  図６は、磁石（４１ａ：図１）とロータ周辺部（３２ａ：図１）との対向面積を一致させながら、ロータ基部３１の幅を狭くして、ロータ３０をくびれた形状にし、ロータ基部３１と磁石４２ｂの中央との距離（ギャップ）を変化させたときのくびれ形状を４例示す図であり、（ａ）はギャップがＧ１であり、（ｂ）はギャップがＧ２であり、（ｃ）はギャップがＧ３であり、（ｄ）はギャップがＧ４である。
【００３６】  図７は、図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した形状の変化によるロータ基部（３１：図６）と磁石（４２ｂ：図６）の中央との距離（ギャップ）が変化したときのロータ・ステータ間の最大インダクタンスと最小インダクタンスとのインダクタンス差の関係の一例を示す図である。  図７において、横軸はロータ基部（３１：図６）と磁石（４２ｂ：図６）の中央との距離（ギャップ）である。なお、図７では「回転側面部  ギャップ（ｍｍ）」と表記している。縦軸は、ロータ・ステータ間の最大インダクタンスと最小インダクタンスとのインダクタンス差である。図７では「インダクタンス差」と表記している。  図７において、符号Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４で示した特性点は、それぞれ図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示した形状に対応している。
【００３７】  図７における符号Ｇ３の特性点が、インダクタンス差が最も大きいことを示している。符号Ｇ３での特性は、図６の（ｃ）のギャップ長がＧ３の場合に相当している。  図６の（ｃ）のギャップ長Ｇ３は、図６の（ａ）のギャップ長Ｇ１や図６の（ｂ）のギャップ長Ｇ２よりも大きい。したがって、図６の（ｃ）のギャップ長Ｇ３の最小インダクタンス（図３の方向１０２）は、図６の（ａ）のギャップ長Ｇ１のときや図６の（ｂ）のギャップ長Ｇ２のときの最小インダクタンスよりも小さくなる。そのため、図７における特性点（符号）Ｇ３におけるインダクタンス差は、特性点Ｇ２や特性点Ｇ１におけるインダクタンス差よりも大きくなる。
【００３８】  一方、図６の（ｄ）のギャップ長Ｇ４は、図６の（ｃ）のギャップ長Ｇ３よりも大きいため、図６の（ｄ）における最小インダクタンス（図３の方向１０２）は、図６の（ｃ）の最小インダクタンスよりも小さいが、ロータ（３０：図６）のロータ基部（３１：図６）が細くなりすぎて、磁気抵抗が高くなり、磁束が透りにくくなるので、最大インダクタンス（図３の方向１０１）が小さくなる。  その結果、インダクタンス差（最大インダクタンス−最小インダクタンス）は、図６の（ｄ）に示したロータの形状の方が、図６の（ｃ）に示したロータの形状よりも小さくなる。  以上の状況を図７における特性点Ｇ４と特性点Ｇ３におけるインダクタンス差の関係が示している。
【００３９】  以上の図６に示した各形状と図７の回転側面部とインダクタンス差との関係により、ロータ基部（３１：図６）の幅を所定の範囲で小さくして、ロータ基部（３１：図６）と磁石（４２ｂ：図６）の中央との距離（ギャップ）を大きくすることが望ましい。換言すれば、ロータ周辺部（３２ａ：図１）が磁石（４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂ：図１）に対向する面の面積（あるいは長さ）は、ロータ基部（３１：図１、図６）の面と同一方向の断面の面積（あるいは長さ）よりも大きいことが望ましい。  すなわち、最小インダクタンスを小さくして、インダクタンス差を大きくすることにより、ブラシレス直流モータ１（図１）の回転トルクが大きくなる。それとともに、ブラシレス直流モータ１のエネルギー効率が高くなり、高効率運転が可能となる。
【００４０】《その他のロータのくびれ形状》  次に、図６で示したくびれ形状以外の他のロータのくびれ形状について説明する。  図８は、ロータ３０における二つのロータ周辺部３２ａ、３２ｂ間の距離が変化した形状の３例を示す図であり、（ａ）は二つのロータ周辺部間の距離がＬ１１であり、（ｂ）は二つのロータ周辺部間の距離がＬ１２であり、（ｃ）は二つのロータ周辺部間の距離がＬ１３である。  なお、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のロータ３０の形状においては、ロータ周辺部３２ａが磁石（４１ａ：図１）に対向する円周部の円弧長（Ｌ１：図１）は、磁石（４１ａ：図１）の円弧長（Ｌ２：図１）と等しい。  また、ロータ基部３１と磁石４２ｂの中央との距離（ギャップ）はすべて等しい。  この前記ロータ周辺部の円周部と磁石の円弧長が等しいという条件と、ロータ基部と磁石の中央との距離が等しいという条件を満たしながら、二つのロータ周辺部間の距離を変化させたのが、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した各種のロータの形状である。  なお、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロータのくびれ形状が様々にあることを示したものである。ただし、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各種のロータのくびれ形状による特性差については、他の要因による影響もあるので、詳しい説明は省略する。
【００４１】《ロータ空隙部の影響、作用》  次に、ロータ周辺部（３２ａ、３２ｂ）におけるロータ空隙部（第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２）の影響、作用について説明する。  図９は、ロータ空隙部（第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２）を備えた構造と、その作用、機能について説明する図であり、（ａ）はロータ空隙部のないロータ３０の形状であり、（ｂ）は複数の第１ロータ空隙部５１とひとつの第２ロータ空隙部５２を有するロータ３０の形状であり、（ｃ）はロータ空隙部のないロータ３０を透る主磁束３２２の状態を示し、（ｄ）は複数の第１ロータ空隙部５１とひとつの第２ロータ空隙部５２を有するロータ３０を透る主磁束３２３の状態を示している。  なお、図９の（ｃ）、（ｄ）においては、ロータ３０のロータ周辺部３２ａの大半が磁石４１ａと対向し、一部が磁石４２ｂと対向している状態を示している。  また、図９の（ｃ）、（ｄ）においては、主磁束のみを示し、全体の磁束分布を示す細線の表記を省略している。これは、表記上の都合と、主磁束の作用を強調するためと、である。
【００４２】  図９の（ａ）において、ロータ３０のロータ周辺部３２ａ、３２ｂには、空隙はない。  このロータ周辺部３２ａ、３２ｂに空隙がない場合には、図９の（ｃ）に示すように主磁束３２２は、ロータ３０とステータ１０とを比較的（図９の（ｄ）と比較して）ゆるやかな曲線を描いて一周する。  また、図９の（ｂ）においては、ロータ３０のロータ周辺部３２ａ、３２ｂには、鋼板に空隙があいた第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２がある。なお、第１ロータ空隙部５１は、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂの外周部（円周部付近）に沿って形成された複数の窓状の空隙であり、第２ロータ空隙部５２は、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂの側面に形成された切欠状の空隙である。なお、「切欠」を「空隙」の同意語として表記する場合もある。  ロータ周辺部３２ａ、３２ｂを構成する鋼板に空隙が設けられると、その部分は、磁気抵抗が大きくなる。つまり、第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２は、前記したように、高磁気抵抗部でもある。第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２の付近は、磁気抵抗が高いため磁束密度が低下する。
【００４３】  ロータ周辺部３２ａの主に左側に複数の第１ロータ空隙部５１が設けられているため、図９の（ｄ）に示すように、主磁束３２３は、高磁気抵抗部である第１ロータ空隙部５１を迂回して、領域１５１に示すように、屈曲した曲線（磁束のねじれ）を描いてロータ３０とステータ１０とを一周する。  なお、第２ロータ空隙部５２は、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂの左側の側面に形成されることによって、磁束ひいては主磁束がロータ周辺部３２ａ、３２ｂの左側を透ることを防止する作用をする。また、第２ロータ空隙部５２は高磁気抵抗部の機能を果たすものであるので、形状としては、図９の（ｂ）、（ｄ）または図１に示すような側面における切欠のみならず、窓形の空隙の形状でもよい。
【００４４】  図９の（ｄ）に示す領域１５１における屈曲した部分の主磁束３２３は、磁束密度が部分的に高まる。磁束密度の高い場所（場）は、高磁気抵抗部のような磁束密度の低い場所に比較して、電磁場の応力（マクスウェルの応力）が強い。この電磁場の応力の差によって、ロータ３０は、左回転の方向にトルク（応力）がより強く発生する。  なお、主磁束３２３を比喩として、張力のあるゴム紐に例えれば、領域１５１のように屈曲した部分を有する主磁束３２３は、伸びようとして左回転の方向にトルク（応力）がより強く発生する。  また、ロータ３０が左回転することにより、前記の異なる電磁場の応力が均衡するように、つまり、領域１５１における屈曲した部分の主磁束３２３の磁束密度が低下するように作用する。  なお、図９の（ｃ）に示した主磁束３２２が前記したゆるやかな曲線を描く場合には、図９の（ｄ）における領域１５１の主磁束３２３の磁束密度に相当する部分がないので、左回転の方向のトルク（応力）は小さい。  つまり、図９の（ｃ）のロータの位置では、左回転の方向のトルク（応力）は小さくなる状態であるにもかかわらず、図９の（ｂ）に示したロータ空隙部（第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２）を設けることによって、図９の（ｄ）に示すように、比較的に強い左回転の方向のトルク（応力）が発生する。
【００４５】  次に、図１０Ａ、図１０Ｂを参照して、前記のロータ空隙部の影響、効果について説明する。  図１０Ａは、図９の（ａ）に示したロータ周辺部３２ａ、３２ｂにロータ空隙部（第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２）がない場合のブラシレス直流モータのトルク特性（連続回転の場合）の一例を示した模式図である。  図１０Ａの横軸は、ロータ３０の回転位置を示す角度であり、縦軸はトルクである。  また、ロータ３０が９０度ごとに励磁コイル（２０：図１）に流れる電流との間に働く力（トルク）が最大となり、また、９０度ごとにトルクが最小となる。  そのため、図１０Ａに示すように、ロータ周辺部にロータ空隙部のないブラシレス直流モータは、９０度を周期として、トルクが概ね０の最小から、回転力の大きい最大のトルクの間を周期的に大きく変動（脈動）する。
【００４６】  図１０Ｂは、図９の（ｂ）に示したロータ周辺部３２ａ、３２ｂにロータ空隙部（第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２）が備えられたブラシレス直流モータ（１：図１）のトルク特性（連続回転の場合）の一例を示した模式図である。  図１０Ｂの横軸は、ロータ３０の回転位置を示す角度であり、縦軸はトルクである。  図１０Ｂにおいて、トルクは、０度〜３６０度の１回転において、小刻みに変動（脈動）するが、図１０Ａにおけるトルクの変動に比較すれば、変動の範囲は、著しく低減される。  このトルク変動（脈動）の低減は、図９の（ｄ）に示した本来はトルクが低いロータ３０の位置において、ロータ空隙部（第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２）の効果により、左回転の方向にトルク（応力）がより強く発生するため、最大トルクとの差が低減されることによる。  このように、ロータ周辺部３２ａ、３２ｂに高磁気抵抗部として機能するロータ空隙部（第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２）が備えられることにより、磁束のねじれを大きくすることができて、ブラシレス直流モータ（１：図１）の回転トルクを大きくすることができると共に、トルクの脈動を抑え、トルク特性が大きく安定化する効果がある。
【００４７】＜ステータの切欠部の影響、作用、効果＞  次に、ステータ１０のステータ切欠部が関連する影響、作用、効果について説明する。
【００４８】《第１ステータ切欠部、第２ステータ切欠部の影響、作用》  まず、ステータ１０のステータ切欠部（第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２）の影響、作用、効果について説明する。  図１１は、ステータ切欠部（第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２）を備えた構造と、その作用、機能について説明する図であり、（ａ）はステータ切欠部のないステータ１０の形状であり、（ｂ）は第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２を有するステータ１０の形状であり、（ｃ）はステータ切欠部のないステータ１０を透る主磁束３２４の状態を示し、（ｄ）は第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２を有するステータ１０を透る主磁束３２５の状態を示している。  なお、図１１の（ｃ）、（ｄ）においては、ロータ３０のロータ周辺部３２ａの大半が磁石４１ａと対向し、一部が磁石４２ｂと対向している状態を示している。  また、図９の（ｃ）、（ｄ）においては、主磁束のみを示し、全体の磁束分布を示す細線の表記を省略している。これは、前記のように、表記上の都合と、主磁束の作用を強調するためと、である。
【００４９】  図１１の（ａ）において、ステータ１０の励磁コイル（２０：図１）近傍の第１収容部（１２：図１）は左右対称形で、切欠はない。  このステータ１０の励磁コイル（２０：図１）近傍の第１収容部（１２：図１）に空隙がない場合には、図１１の（ｃ）に示すように主磁束３２４は、ロータ３０とステータ１０とを比較的（例えば図１１の（ｄ）に比較して）ゆるやかな曲線を描いて一周する。  また、図１１の（ｂ）においては、ステータ１０の励磁コイル（２０：図１）の左端近傍の第１収容部（１２：図１）に鋼板の切欠である第１ステータ切欠部６１がある。また、ステータ１０の励磁コイル（２０：図１）の中央近傍の第１収容部（１２：図１）に鋼板の切欠である第２ステータ切欠部６２がある。  鋼板の切欠である第１ステータ切欠部６１と第２ステータ切欠部６２は、高磁気抵抗部でもあって、磁気抵抗が高くなるので、磁束は流れにくくなる。
【００５０】  磁気抵抗が高い第１ステータ切欠部６１と第２ステータ切欠部６２があるので、図１１の（ｄ）に示すように、主磁束３２５は、第１ステータ切欠部６１を迂回して、領域１６１に示すように、屈曲した曲線（磁束のねじれ）を描いてロータ３０とステータ１０とを一周する。  領域１６１における屈曲した部分の主磁束３２５は、磁束密度が部分的に高まり、マクスウェルの応力により、磁束密度が低下するように、つまり左回転の方向に動くようにトルク（応力）がより強く発生する。  なお、図１１の（ｃ）に示した主磁束３２４が前記したゆるやかな曲線を描く場合には、図１１の（ｄ）における領域１６１の主磁束３２５の磁束密度に相当する部分がないので、左回転の方向のトルク（応力）は小さい。  つまり、図１１の（ｃ）と同じ図１１の（ｄ）のロータの位置では、左回転の方向のトルク（応力）は小さくなる状態であるにもかかわらず、図１１の（ｂ）に示したステータ切欠部（第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２）を設けることによって、比較的に強い左回転の方向のトルク（応力）が発生する。  なお、この左回転の方向のトルク発生に関しては、第１ステータ切欠部６１の方が、第２ステータ切欠部６２よりも、より効果的な要因である。
【００５１】  次に、図１２Ａ、図１２Ｂを参照して、前記のステータ切欠部（第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２）の影響、効果について説明する。  図１２Ａは、図１１の（ａ）に示したステータ切欠部（第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２）がない場合のブラシレス直流モータ（１：図１）のトルク特性（連続回転の場合）の一例を示した模式図である。  図１２Ａの横軸は、ロータ３０の回転位置を示す角度であり、縦軸はトルクである。  図１２Ａに示すように、ステータ切欠部（第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２）がないブラシレス直流モータは、ロータ３０の角度によってトルクが比較的（例えば次の図１２Ｂに比較して）大きく変動する。特に、図１２Ａにおいて破線で示した領域４０１では、トルクの変動（脈動）が顕著である。
【００５２】  図１２Ｂは、図１１の（ｂ）に示したステータ切欠部（第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２）がある場合のブラシレス直流モータ（１：図１）のトルク特性（連続回転の場合）の一例を示した模式図である。  図１２Ｂの横軸は、ロータ３０の回転位置を示す角度であり、縦軸はトルクである。  図１２Ｂにおいて、トルクは、０度〜３６０度の１回転において、小刻みに変動（脈動）するが図１２Ａにおけるトルクの変動に比較すれば、変動の範囲は、軽減されている。特に図１２Ａの領域４０１に相当する図１２Ｂの箇所（領域）においては、トルクの変動（脈動）が著しく軽減されている。  このトルク変動（脈動）の軽減は、図１１の（ｄ）に示した本来はトルクが低いロータ３０の位置において、ステータ切欠部（第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２）の効果により、左回転の方向にトルク（応力）がより強く発生するため、最大トルクとの差があまりないトルクが発生することによる。  このように、ステータ１０の励磁コイル（２０：図１）の左端近傍、および中央近傍の第１収容部（１２：図１）に鋼板の切欠があることにより、磁束のねじれを大きくすることができて、ブラシレス直流モータ（１：図１）の回転トルクを大きくすることができると共に、トルクの脈動を抑え、トルク特性が大きく安定化する効果がある。
【００５３】《延出部の形状と第２ステータ切欠部の影響、作用》  次に、延出部５３の形状と第２ステータ切欠部６２のトルク変動への影響、作用について説明する。  図１３は、延出部５３の形状と第２ステータ切欠部６２の有無によってトルク変動への影響、作用について説明する図であり、（ａ）は延出部５３がロータ周辺部３２ａの円周部と同様に、磁石の内側の円弧部と対向する形状であって、かつ励磁コイル（２０：図１）の中央近傍の第１収容部（１２：図１）の領域（第２ステータ切欠部６２に対応）６２に鋼板の切欠がない場合の形状であり、（ｂ）は延出部５３が磁石の内側の円弧部から先端に行くにつれて離れる形状であって、かつ第２ステータ切欠部６２がある場合の形状である。
【００５４】  延出部５３は、前記したようにロータ３０の左回転の動作に寄与するが、その形状や配置によって、トルク特性が変化する。図１３の（ａ）と図１３の（ｂ）における延出部５３の相違は、図１３の（ａ）における延出部５３が、磁石（４１ａ：図１）の内側の円弧部とほぼ並行に対向して配置されているのに対し、図１３の（ｂ）における延出部５３は、磁石（４１ａ：図１）の内側の円弧部から、先端に行くにつれて離れる形状で構成されている。  また、図１３の（ｂ）においては、延出部５３が磁石の内側の円弧部から、先端に行くにつれて離れる形状の場合に関連して、第２ステータ切欠部６２を設けている。第２ステータ切欠部６２を設けることにより、後記するようにトルクの安定性がさらに増す。なお、図１３の（ａ）においては、第２ステータ切欠部６２は設けられていない。
【００５５】  次に、図１５Ａ、図１５Ｂを参照して、前記の延出部５３の形状と第２ステータ切欠部６２の有無によってトルク変動への影響、作用について説明する。（図１４については、後記する。）  図１５Ａは、図１３の（ａ）に示した延出部５３がロータ周辺部３２ａの円周部と同様に、磁石の内側の円弧部と対向する形状の場合のブラシレス直流モータ（１：図１）のトルク特性（連続回転の場合）の一例を示した模式図である。  図１５Ａの横軸は、ロータ３０の回転位置を示す角度であり、縦軸はロータ３０のトルクである。  図１５Ａに示すように、延出部５３がロータ周辺部３２ａの円周部と同様に、磁石の内側の円弧部と対向する形状であり、かつ励磁コイル（２０：図１）の中央近傍の第１収容部（１２：図１）の領域（第２ステータ切欠部６２に対応）６２に鋼板の切欠がない場合において、ブラシレス直流モータ１は、ロータ３０の角度によってトルクが比較的（例えば次の図１５Ｂに比較して）大きく変動する。特に、図１５Ａにおいて破線で示した領域５０１では、トルクの変動が顕著である。
【００５６】  図１５Ｂは、図１３の（ｂ）に示した延出部５３が磁石の内側の円弧部から先端に行くにつれて離れる形状であって、かつ第２ステータ切欠部６２がある形状の場合のブラシレス直流モータ（１：図１）のトルク特性（連続回転の場合）の一例を示した模式図である。  図１５Ｂの横軸は、ロータ３０の回転位置を示す角度であり、縦軸はトルクである。  図１５Ｂにおいて、トルクは、０度〜３６０度の１回転において、小刻みに変動するが図１５Ａにおけるトルクの変動に比較すれば、変動の範囲は、軽減される。特に図１５Ａの領域５０１に相当する図１５Ｂの箇所（領域）においては、トルクの変動が著しく軽減されている。  このトルク変動（脈動）の軽減は、延出部５３が磁石の内側の円弧部から先端に行くにつれて離れる形状とし、かつ第２ステータ切欠部６２を設けたことで、ロータ３０が回転するときの延出部５３が次に位置する磁石に接近する際におけるトルクの急激な変化を抑制することに起因する。
【００５７】《第２ステータ切欠部の影響、作用》  次に、第２ステータ切欠部６２の影響、作用について説明する。前記のように、図１３の（ａ）、（ｂ）および図１５Ａ、図１５Ｂを参照して、延出部の形状と第２ステータ切欠部の影響、作用について説明したが、次に、第２ステータ切欠部６２の影響について、さらに詳しく説明する。
【００５８】  図１４は、第２ステータ切欠部６２の有無によってトルク変動への影響、作用について説明する図であり、（ａ）は励磁コイル（２０、図１）の中央近傍の第１収容部（１２、図１）の領域（第２ステータ切欠部に対応）６２に鋼板の切欠がない場合の形状であり、（ｂ）は第２ステータ切欠部６２がある場合の形状である。  図１４（ｂ）と図１４（ａ）における相違は、第２ステータ切欠部６２の有無のみである。第２ステータ切欠部６２の有無の相違によるトルクの特性を比較（後記の図１６Ａ、図１６Ｂ）することにより、第２ステータ切欠部６２の効果を説明するものである。  なお、図１４の（ａ）、（ｂ）において、延出部（５３：図１３）は磁石の内側の円弧部から先端に行くにつれて離れる形状である。
【００５９】  次に、図１６Ａ、図１６Ｂを参照して、前記の第２ステータ切欠部６２の有無によってトルク変動への影響、作用について説明する。  図１６Ａは、図１４の（ａ）に示した前記の第２ステータ切欠部６２がない場合のブラシレス直流モータ（１、図１）のトルク特性の一例を示した模式図である。  図１６Ａの横軸は、ロータ３０の回転位置を示す角度であり、縦軸はロータ３０のトルクである。  図１６Ａに示すように、第２ステータ切欠部６２がない場合において、ブラシレス直流モータ１は、ロータ３０の角度によってトルクが比較的（例えば次の図１５Ｂに比較して）大きく変動（脈動）する。特に、図１６Ａにおいて破線で示した領域６０１では、トルクの変動（脈動）が顕著である。
【００６０】  図１６Ｂは、図１４の（ｂ）に示した第２ステータ切欠部６２がある形状の場合のブラシレス直流モータ（１、図１）のトルク特性の一例を示した模式図である。  図１６Ｂの横軸は、ロータ３０の回転位置を示す角度であり、縦軸はトルクである。  図１６Ｂにおいて、トルクは、０度〜３６０度の１回転において、小刻みに変動（脈動）するが図１６Ａにおけるトルクの変動に比較すれば、変動の範囲は、軽減される。特に図１５Ａの領域６０１に相当する図１６Ｂの箇所（領域）においては、トルクの変動（脈動）が著しく軽減されている。  このトルク変動（脈動）の軽減は、第２ステータ切欠部６２を設けたことで、ロータ３０が回転する際のトルクの急激な変化を抑制することに起因する。
【００６１】（第２実施形態）＜ブラシレス直流モータの構成＞  図１７は、本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータ２の回転軸に直角方向の断面を示す図である。  図１７において、ブラシレス直流モータ２は、ロータ３０がステータ１０に収容されたインナーロータ型構造を呈し、ステータ１０の内部（回転軸Ｋを基準として径方向内側）にロータ３０が回転自在に軸支されている。なお、回転軸Ｋには、負荷（不図示）が連結される。  また、ブラシレス直流モータ２は、励磁コイル２０が巻回されたステータ１０と、ステータ１０に収容され左回りに回転可能なロータ３０と、ステータ１０に固定される２つの磁石４３ａ、４３ｂを備えている。この磁石４３ａ、４３ｂは、ロータ３０の回転軸Ｋを中心として、対向して対をなしている。  以上の構成により、ブラシレス直流モータ２は、励磁コイル２０に流れる電流に応じた磁束と、ステータ１０に固定される２つの磁石４３ａ、４３ｂの磁束と、の合成磁束によってトルクを発生させ、ロータ３０を左回り（反時計回り）に回転駆動させる機能を有している。なお、動作の詳細は後記する。
【００６２】《ステータ》  ステータ１０は、径方向内側にロータ３０を収容する磁性体（例えば、ケイ素鋼板）であり、コイル巻回部１１と、第１収容部１２１と、第２収容部１３１と、第１接続部１４と、第２接続部１５とを備えている。  コイル巻回部１１は、左右方向に延びる棒状部材であり、励磁コイル２０が巻回されている。  第１収容部１２１は、断面視で概ねＣ字状を呈し、回転軸Ｋと平行に（つまり、紙面手前側・奥側に）延びている。第１収容部１２１は、第１接続部１４を介してコイル巻回部１１の左端に接続されている。
【００６３】  第２収容部１３１は、断面視で概ね逆Ｃ字状を呈し、回転軸Ｋと平行に延びている。第２収容部１３１は、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１の右端に接続されている。  つまり、第１接続部１４、第２接続部１５を介してコイル巻回部１１と一体成形された第１収容部１２１及び第２収容部１３１は、ロータ３０を左右から挟み込むように、回転軸Ｋを中心とする円柱状の収容空間を形成している。  なお、第１収容部１２１は、上下両端に向かうにつれて肉薄に形成されている。これによって、第１収容部１２１の上端付近・下端付近を透る磁束の量を制限できる。また、第２収容部１３１についても同様である。  なお、上下方向、左右方向は、図１７に付記した方向とする。
【００６４】  また、第１収容部１２１の上端と、第２収容部１３１の上端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ３と後記する第２ステータ切欠部６２の左右方向の長さとの合計分だけ離間している。  同様に、第１収容部１２１の下端と、第２収容部１３１の下端とは、左右方向において、所定の距離（間隔）Ｌ３と後記する第２ステータ切欠部６２の左右方向の長さとの合計分だけ離間している。  これらの離間によって、励磁コイル２０の電流に伴う磁束がロータ３０を透り抜けるようにしている。換言すると、励磁コイル２０の電流に伴って生じる磁束が、ステータ１０内のみで閉じないようにしている。
【００６５】  上下の第１収容部１２１の間には、段差部１２１ｄが形成されている。  上下の第２収容部１３１の間には、段差部１３１ｄが形成されている。  段差部１２ｄ、１３ｄは、上下方向にＬ４４の距離（間隔）がある。  なお、段差部１２１ｄ、１３１ｄにおいて、Ｌ４４の距離（間隔）の隙間を設けることで、ロータ３０のトルクの脈動を低減することが出来る。また、Ｌ４４の距離（間隔）の隙間を設けることで、磁石４３ａ、４３ｂの磁界が作用する幅を大きくすることが出来る。  なお、前記の第１収容部１２１と第２収容部１３１の上端の間（および下端の間）の距離（間隔）Ｌ３と、上下の第１収容部１２１の間の段差部１２１ｄ（および上下の第２収容部１３１の間の段差部１３１ｄ）の上下方向の距離（間隔）Ｌ４４とは、概ね等しい。
【００６６】  励磁コイル２０が巻回された左端の下側の近傍で、第１接続部１４と第１収容部１２１とが接続した部分において、第１収容部１２１の磁性体の一部が切欠けた第１ステータ切欠部６１と第２ステータ切欠部６２がある。  なお、第１ステータ切欠部６１および第２ステータ切欠部６２は、磁気抵抗が高い高磁気抵抗部の役目をする。この第１ステータ切欠部６１および第２ステータ切欠部６２によって、ロータ３０が回転する際のトルクの脈動を低減する。
【００６７】  磁石４３ａ、４３ｂは、それぞれ、直方体の形状の永久磁石である。  磁石４３ａは、ステータ１０の上下の第１収容部１２１の間に固定して備えられている。  磁石４３ｂは、ステータ１０の上下の第２収容部１３１の間に固定して備えられている。  磁石４３ａ、４３ｂは、上側がＳ極であり、下側がＮ極である。  磁石４３ａ、４３ｂは、上下方向の厚みがＬ５である。  磁石４３ａは、上下の第１収容部１２１の間の段差部１２ｄにおいて、距離（間隔）Ｌ６だけ、第１収容部１２１から露出している。  磁石４３ｂは、上下の第２収容部１３１の間の段差部１３ｄにおいて、距離（間隔）Ｌ６だけ、第２収容部１３１から露出している。
【００６８】  図１７の構成において、磁石４３ａと磁石４３ｂとは、ロータ３０の回転軸Ｋを中心として対向している。また、磁石４３ａ、４３ｂは前記したように、上側がＳ極であり、下側がＮ極であって、この磁極による磁界の方向は、対をなしている磁石４３ａと磁石４３ｂを結ぶ方向に対して直交する方向である。また、磁石４３ａ、４３ｂは前記したように、共に上側かＳ極であり、下側がＮ極であるので、磁石４３ａ、４３ｂの磁界の方向は、同一の向きである。
【００６９】  また、前記したように、磁石４３ａ、４３ｂは直方体である。磁石４３ａ、４３ｂが第１収容部１２１、第２収容部１３１と接する方向の幅（適宜、「横幅」と称する）は、磁石４３ａ、４３ｂの厚み幅Ｌ５よりも長い。  磁石４３ａ、４３ｂは、希土類のネオジム（Neodymium、ネオジウム）および鉄・ホウ素を主成分として焼結して製造したネオジム磁石（Neodymium magnet）である。ネオジム磁石の材料は、高価な材料であり、また加工が難しい材料である。すなわち、この材料は硬く、加工が一体成形による製造が困難であるという特徴がある。  高価な材料である磁石４３ａ、４３ｂを直方体とし、横幅を厚み幅Ｌ５より長く形成することは、同一の体積において、より強い磁界を発生させることができる。つまり、コスト当たりの磁力と、さらに製造における加工上の大きなメリットがある。なお、磁石が直方体でない第１実施形態（磁石は円弧状）との比較について後記し、そこで磁石を直方体で形成することのメリットを再度説明する。
【００７０】《ロータ》  第２実施形態におけるロータ３０（図１７）は、第１実施形態におけるロータ３０（図１）と同じ構成、構造であるので重複する説明は省略する。  なお、第２実施形態の図１７におけるロータ周辺部３２ａ、３２ｂの円弧状の長さ（円弧長）Ｌ１は、第２収容部１３１の下側（第１収容部１２１の下側）の円弧状の長さ（円弧長）Ｌ２２と概ね等しい（Ｌ１＝Ｌ２２）。このＬ１＝Ｌ２２ということは、ブラシレス直流モータ２の高効率運転の観点から望まれる。
【００７１】＜回転動作原理＞  次に、ブラシレス直流モータ２の回転動作原理について説明する。  図１８は、本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータ２の回転動作原理について説明する図であり、（ａ）は第１の安定点（１極目）における励磁コイルに電流を第１方向に流したときのロータの位置とロータおよびステータの主磁束を示し、（ｂ）は第２の安定点（２極目）におけるロータの位置とロータおよびステータの主磁束を示し、（ｃ）は第３の安定点（３極目）における励磁コイルに電流を第２方向に流したときのロータの位置とロータおよびステータの主磁束を示し、（ｄ）は第４の安定点（４極目）におけるロータの位置とロータおよびステータの主磁束を示している。
【００７２】  また、図１８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、ロータ３０とステータ１０においては、磁石４３ａ、４３ｂとステータ１０とロータ３０と励磁コイル２０とによる磁束分布の概要を、複数の細線により示している。なお、ロータ３０の回転に寄与しない漏洩磁束については、表記を省略している。また、細線による磁束分布のみでは、その作用がわかりにくいこともあるので、磁束分布により表記された磁束を合成したものを「主磁束」と表記する。  この主磁束として、磁石４３ａとステータ１０とで閉じる主磁束を、主磁束２０４、２１４、２２４、２３４として、太い線で表記している。磁石４３ｂとステータ１０とで閉じる主磁束を、主磁束２０３、２１３、２２３、２３３として、太い線で表記している。  また、励磁コイル２０とステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、主磁束３０３、３１３として、太い線で表記している。  磁石４３ａまたは磁石４３ｂと、ステータ１０とロータ３０とで閉じる主磁束を、それぞれ主磁束４０４、４０３として、太い線で表記している。
【００７３】  前記したように、磁石４３ａ、４３ｂは、上側がＳ極であり、下側がＮ極である。  また、励磁コイル２０に第１方向＜励磁コイルの上側コイル２０ａにおいて紙面裏から表の方向、励磁コイルの下側コイル２０ｂにおいて紙面表から裏の方向：図１８の（ａ）＞に電流を流すことと、第２方向＜励磁コイルの上側コイル２１ａにおいて紙面表から裏の方向、励磁コイルの下側コイル２１ｂにおいて紙面裏から表の方向：図１８の（ｃ）＞に電流を流すことに切り換えることと、前記の磁石４３ａ、４３ｂとを組み合わせることによって、ロータ３０が第１〜第４の安定点を有することに相当する４極の磁界を発生させることが出来る。
【００７４】《第１の安定点（１極目）》  図１８の（ａ）においては、励磁コイル２０に第１方向に電流が流れている。そのため、主磁束３０３が励磁コイル２０とステータ１０とロータ３０との間を通るように形成されている。また、磁石４３ａまたは磁石４３ｂと、ステータ１０とで閉じる主磁束がそれぞれ主磁束２０４、２０３として形成されている。  このとき、ロータ３０には、励磁コイル２０による磁界（主磁束）によって右回転する力（トルク）と、磁石４３ａ、４３ｂによる磁界（主磁束）によって左回転する力（トルク）とが均衡するトルクバランスが形成され、回転しない第１の安定点（１極目）となっている。  その後、励磁コイル２０に第１方向に流れていた電流が切られると、前記の均衡が破れて磁石４３ａ、４３ｂによる磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。  なお、ロータ周辺部３２ａの円周側の左端に備えられた磁性体の延出部５３（図１７）は、この左回転の動きをすることにおいて、より効果的に作用する。
【００７５】《第２の安定点（２極目）》  図１８の（ｂ）は、前記したように、第２の安定点（２極目）におけるロータ３０の位置と主磁束２１３、２１４とを示している。  図１８の（ｂ）においては、励磁コイル２０には電流を流していない。そのため、ロータ３０は、磁石４３ａ、４３ｂの磁力に引かれる。  つまり、図１８の（ｂ）に示した状態において、ロータ周辺部３２ａが磁石４３ａと径方向で重なり合っている。そのため、磁石４３ａとの間で磁気的な接続を促し、主磁束２１４が形成される。  また、ロータ周辺部３２ｂが磁石４３ｂと径方向で重なり合っている。そのため、磁石４３ｂとの間で磁気的な接続を促し、主磁束２１３が形成される。  これらの主磁束２１４と主磁束２１３が形成されることによって、図１８の（ｂ）においてトルクバランスが形成されるのである。  その後、励磁コイル２０に第２方向に電流が流れると、前記の均衡が破れて励磁コイル２０による磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。
【００７６】《第３の安定点（３極目）》  図１８の（ｃ）は、前記したように、第３の安定点（３極目）における励磁コイル２０に電流を第２の方向に流した状態を図示している。  この励磁コイル２０に電流を前記の第２の方向に流したことによって、新たな主磁束３１３が、ステータ１０と磁石４３ａとロータ３０とを介して形成される。  この励磁コイル２０に流れる電流による主磁束３１３と磁石４３ａ、４３ｂによる主磁束２２４、２２３とによって、ロータ３０は、トルクバランスが形成される。  その後、励磁コイル２０に第２方向に流れていた電流が切られると、前記の均衡が破れて磁石４３ａ、４３ｂによる磁界（主磁束）に引かれて左回転の方向に動きだす。
【００７７】《第４の安定点（４極目）》  図１８の（ｄ）は、前記したように、第４の安定点（４極目）におけるロータ３０の位置と磁石４３ａ、４３ｂによる主磁束２３４、２３３と、ロータ３０を介する主磁束４０４、４０３とを示している。  図１８の（ｄ）においては、励磁コイル２０には電流を流していない。そのため、ロータ３０は、磁石４３ａと磁石４３ｂとの磁力によって、トルクバランスが形成される。  つまり、図１８（ｄ）に示した状態において、ロータ３０を介した主磁束４０４と主磁束４０３とによって、ロータ３０が左回転する力と右回転する力とのトルクバランスが形成される。  その後、励磁コイル２０に前記の第１方向に電流が流れると、第４の安定点（４極目）におけるトルクバランスは崩れて、ロータ３０は、左回転の方向に動きだす。
【００７８】《再度の第１の安定点（１極目）》  励磁コイル２０に第１方向に電流が流れると、図１８の（ａ）に示した状態に戻る。なお、このときロータ３０は、当初の位置に対して、１８０度の回転である。ロータ３０が完全に元の状態（３６０度）に戻るには、さらに図１８の（ａ）〜（ｄ）の動作をする必要がある。  しかしながら、ロータの形状は、回転軸Ｋに基づいて点対称であるため、１８０度先の別の安定点に回転しても、外観上は区別がない。そのため、実質的に重複する説明は省略する。
【００７９】  以上のように、励磁コイル２０に交互（第１の方向、第２の方向）に電流を流すことにより、ブラシレス直流モータ２は図１８の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ａ）・・・の順に左回転する。  また、このときの励磁コイル２０の制御を１ステップごとに行い、安定点ごとに止めることもできるし、また、励磁コイル２０における電流の反転を連続的に行い、連続的な左回転を行うこともできる。
【００８０】＜第２実施形態における磁石の形状、構造についての補足＞  次に、第２実施形態における磁石の形状、構造についての補足をする。これは、第３実施形態における磁石の形状、構造について説明するために、その比較として、第２実施形態における磁石の形状、構造をより明確に説明するものである。  図１９は、本発明の第２実施形態に係るブラシレス直流モータの磁石、構造の形状をより詳しく示す断面図であり、（ａ）は図１７を磁石４３ａ、４３ｂの近傍に限定して再記した図であり、（ｂ）は磁石の形状、構造をより分かりやすく示すための斜視図である。  図１９の（ａ）、（ｂ）の磁石４３ａ、４３ｂの近傍を示す領域４５ａ、領域４５ｂにおいて、磁石４３ａ、４３ｂは、段差部１２１ｄ、１３１ｄ（図１７）から距離（間隔）Ｌ６だけ、それぞれ第１収容部１２１、第２収容部１３１から露出している（図１７）。換言すれば、段差部１２１ｄ、１３１ｄにおいて、磁石４３ａ、４３ｂの端は、段差部１２１ｄ、１３１ｄのステータ１０の端から突き出ている。  この磁石４３ａ、４３ｂがそれぞれ第１収容部１２１、第２収容部１３１から露出している部分は高磁気抵抗に接していることになる。そのため、磁石４３ａ、４３ｂの側面（段差部１２１ｄ、１３１ｄ）を介する磁束（磁界）が低減し、第１収容部１２１、第２収容部１３１を通る磁束（磁界）が増加するので、磁石４３ａ、４３ｂの磁力が有効に使われ、効率が向上し、高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供できる。
【００８１】（第３実施形態）  次に、本発明の第３実施形態のブラシレス直流モータについて説明する。  図２０は、本発明の第３実施形態に係るブラシレス直流モータの構成を示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面の斜視図である。  図２０の（ａ）、（ｂ）に示すように、第３実施形態において、領域４６ａ、４６ｂに着目すると、磁石４４ａ、４４ｂは、第１収容部１２４、第２収容部１３４の中に埋め込まれている。換言すれば、段差部（１２１ｄ、１３１ｄ）において、磁石４４ａ、４４ｂの端は、段差部（１２１ｄ、１３１ｄ）のステータ（１０）の端の内部に埋もれている。  そのため、第１収容部１２４、第２収容部１３４の製作は、上下の第１収容部１２４、第２収容部１３４に分けることなく、同一製造工程で行えるので、製造工程が容易、かつ低コストで製作できるという効果がある。  また、磁石４４ａ、４４ｂを収容しても、上下の第１収容部１２４、第２収容部１３４はそれぞれ同一の鋼板であるため強度が高いという効果がある。  また、磁石４４ａ、４４ｂの幅を段差部におけるステータの幅より短くすることで、磁石を接着剤などで接合する必要が無くなり、ステータに固定しやすくなり、製造工程が容易になるという効果がある。
【００８２】（第４実施形態）  次に、本発明の第４実施形態のブラシレス直流モータについて説明する。  図２１は、本発明の第４実施形態に係るブラシレス直流モータの断面を示す図である。  第４実施形態の断面構造を示す図２１を第２実施形態の断面構造を示す図１７または図１９の（ａ）と比較すると、第４実施形態を示す図２１における磁石４８ａ、４８ｂのそれぞれの近傍である領域４７ａ、４７ｂの構造が第２実施形態のブラシレス直流モータと異なっている。  すなわち、図２１において、断面における磁石４８ａ、４８ｂの第１収容部１２５、第２収容部１３５と接する方向の幅（適宜、「横幅」と称する）が、図１９の（ａ）における磁石４３ａ、４３ｂの第１収容部１２１、第２収容部１３１と接する方向の幅より長くなっている。  また、これに伴い、第１収容部１２５、第２収容部１３５の磁石４８ａ、４８ｂと接する方向の幅が長くなっている。  つまり、この第４実施形態のブラシレス直流モータにおいては、磁石４８ａ、４８ｂの横幅を、ブラシレス直流モータとして、構造上、許容される範囲で、長くしたものである。磁石４８ａ、４８ｂの横幅を長くすることによって、磁石４８ａ、４８ｂの磁力（磁界）を強くする。
【００８３】  なお、磁石４８ａの端は、上下の第１収容部１２５の間の段差部１２５ｄの底部の面（磁石４８ａ側の壁面）と一致しており、ステータの外にとび出していない。  また、同様に、磁石４８ｂの端は、上下の第２収容部１３５の間の段差部１３５ｄの底部の面（磁石４８ｂ側の壁面）と一致しており、ステータの外にとび出していない。  このように、磁石４８ａの端が段差部１３５ｄの底部の面（磁石４８ｂ側の壁面）と揃っていることで、磁石の磁界を無駄なくステータに作用させることが出来る。  以上のように、第４実施形態の磁石４８ａ、４８ｂの第１収容部１２５、第２収容部１３５と接する方向の幅（横幅）が長くなっている分、第２実施形態の磁石４３ａ、４３ｂよりも、第４実施形態の磁石４８ａ、４８ｂの磁力（磁界）が強く作用して、トルクを生成する効率が向上し、高効率運転が可能なブラシレス直流モータを提供できる。
【００８４】＜本発明の第１〜第４実施形態の特許文献１などの従来技術に対する効果＞  本発明の第１〜第４実施形態の特許文献１などの従来技術に対する効果については、次のとおりである。<A> 従来技術で用いられていたレゾルバ等の回転角センサが不要となる。すなわち、本発明の第１〜第４実施形態では、前記のような位置センサ、位置センサ入出力回路、位置センサ取付用部品を削減でき、大幅なコスト低減ができる。<B>従来技術で用いられていた起動用のための補助コイル（隈取コイル）が不要であり、ロータに負トルクが発生することもないので、運転効率が高いという効果がある。
【００８５】＜第２〜第４実施形態と第１実施形態の比較＞  次に、本発明の第２〜第４実施形態と第１実施形態とについて比較する。  本発明の第２〜第４実施形態のブラシレス直流モータは、直方体の磁石を２個、用いている構成である。また、本発明の第１実施形態のブラシレス直流モータは、円弧状の磁石を４個、用いた構成である。  また、前記したようにブラシレス直流モータの磁石は、希土類のネオジム（Neodymium、ネオジウム）および鉄・ホウ素を主成分として焼結して製造したネオジム磁石（Neodymium magnet）が一般的に使用される。ネオジム磁石の材料は、高価な材料であり、また加工が難しい材料である。すなわち、この材料は硬く、加工が一体成形による製造が困難であるという特徴がある。  そして、第１実施形態の図１における磁石４１ａ、４２ａ、４１ｂ、４２ｂはそれぞれ円弧状に形成されているので、製造上の難易度が高いという課題がある。  すなわち、円弧状の磁石を製造する場合には、まず直方体の磁石を製作し、この直方体の磁石を研削することによって、円弧状に成形するという工程が必要である。  したがって、加工に多大の労力を必要とすることと、この磁石を研削する工程において、高価な磁石材料を削り滓として、大量の無駄を生ずるという課題がある。
【００８６】《第２〜第４実施形態が第１実施形態に対して優位な特徴》  したがって、本発明の第２〜第４実施形態は、第１実施形態に対して、次のような効果（優位性）がある。<1> 磁石が２個であって使用数が少ないこと、および１個あたりの材料の使用量が少ないので、高価な磁石が少量ですみ、モータ全体の製造コストを低減させることが出来る。<2> 磁石が直方体であるので、製造が容易である。<3> 磁石が直方体であるので、成形工程における磁石材料の無駄が生じない。<4> ロータの径方向に磁石が無いので、同じ大きさのステータを用いるのに比べてロータを大きくすることができる。すなわち、同じモータの大きさで効率を向上させることができる。<5> ロータの回転によって磁石の磁界の変化が少ないため、渦電流の発生が少なく、効率を向上させることができる。  すなわち、本発明の第２〜第４実施形態によって、低コストかつ製造が容易なブラシレス直流モータを提供できる。
【００８７】《第１実施形態が第２〜第４実施形態に対して優位な特徴》  第１実施形態のブラシレス直流モータは、前記のように円弧状の磁石を４個、用いた構成であるので、第２〜第４実施形態に比較して、トルク変動（脈動）が少なく、強い回転トルクを有するという特徴がある。
【００８８】（その他の実施形態、変形例）  なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、様々な実施形態や変形例が含まれる。
【００８９】《ロータ空隙部の形状》  以上の第１〜第４実施形態において、ロータ空隙部である第１ロータ空隙部５１（図１）は、窓状の空隙として、また、第２ロータ空隙部５２（図１）は切欠として説明したが、これらの形状には限定されない。  例えば、図９（ｂ）、（ｄ）においては、第１ロータ空隙部５１は、長方形または台形の形状を例示したが、三角または丸形などの他の形状でもよい。また、第１ロータ空隙部５１は３個（４個にも見える）の窓状の空隙を例示したが、４個（５個）以上でも２個以下でもよい。  また、第２ロータ空隙部５２は、窓状の空隙でも切欠状の空隙でもよい。また、形状も前記のように三角形でも四角形でもその他の多角形でも円形でもよい。また、２個以上の空隙でもよい。  このように、様々な形状の空隙や切欠を複数個、そして配置を組み合わせることによって、所望の主磁束を形成し、トルク安定化や効率化などの特性改善をさらに具現化することができる。
【００９０】《ロータの高磁気抵抗部》  ロータ３０（図１）のロータ周辺部３２ａ、３２ｂ（図１）におけるロータ空隙部（第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２）は、窓状の空隙、または側面における切欠として説明したが、高磁気抵抗部を形成すればよいので、鋼板の厚さを変更することによって、高磁気抵抗部を形成してもよい。また、磁気抵抗が高い材質を用いて高磁気抵抗部を形成してもよい。  高磁気抵抗部を鋼板に空隙や切欠によって形成するのではなく、鋼板の厚さや材質によって形成すると、ロータ３０の強度を保てるという効果がある。また、鋼板の形状としては、より左右対称形に近く構成できるので、回転時の安定性をより確保できるという効果がある。
【００９１】《ステータの切欠部<１>》  ステータ１０の第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２も高磁気抵抗部であるので、ロータ３０のロータ空隙部と同様に、様々な形状の切欠や空隙でよく、また、その個数や配置は様々に組み合わせることが可能である。また、切欠や空隙ではなく、鋼板の厚さや材質によって高磁気抵抗部とすることも可能である。  これらのステータの第１ステータ切欠部６１、第２ステータ切欠部６２の構成は、ロータ３０の第１ロータ空隙部５１、第２ロータ空隙部５２の構成で説明したのと概ね同様の効果がある。
【００９２】《ステータの切欠部<２>》  ステータ１０における第２ステータ切欠部６２は、第１収容部１２の端と第２収容部１３の端とは、磁石の端より短くすることによって、形成してもよい。
【００９３】《延出部の形状》  前記した第１実施形態の説明においては、延出部５３（図１）の長さは、二つの磁石（例えば４２ｂと４１ａ）の間隔（距離）Ｌ４よりも大きいと説明したが、必ずしもＬ４以上である必要はない。Ｌ４未満でも、左回転の方向性とトルクを形成することは可能である。  また、図１においては、延出部５３の形状を長方形もしくは直方体のように表記しているがこの形状に限定されない。延出部５３の先端（図１において左端）に行くにしたがって細くなる形状であってもよい。また、先端に行くにしたがって厚みを薄くする形状であってもよい。  また、前記のように、延出部５３の形状を長方形もしくは直方体のように表記しているが、磁石（例えば４１ａ）と対向する側の形状が、直線状ではなく、磁石の円弧よりも半径の小さい円弧状であってもよい。また、円弧以外のその他の曲線状であってもよい。  このような形状を改良することによって、さらなる回転トルクの向上、高効率運転、トルク変動（脈動）の軽減などができる可能性がある。
【００９４】《磁石の対数》  第１実施形態を示す図１においては、４個の磁石すなわち２対の磁石で構成しているが、３対以上の複数対の磁石で構成することも可能である。  第２実施形態を示す図１７においては、２個の磁石すなわち１対の磁石で構成しているが、２対以上の複数対の磁石で構成することも可能である。  いずれの場合も、磁石の対数を増やすことによって、トルク変動（脈動）の低減ができる可能性がある。
【００９５】《収容部の間の段差部における磁石の構造》  第４実施形態においては、図２１の断面図に示すように、磁石４８ａの端は、上下の第１収容部１２５の間の段差部１２５ｄの底部の面（磁石４８ａ側の壁面）と一致しており、とび出していない。  しかし、磁石４８ａの端が、上下の第１収容部１２５の間の段差部１２５ｄの底部の面（磁石４８ａ側の壁面）から、とび出していたとしても、断面における磁石４８ａ、４８ｂの第１収容部１２５、第２収容部１３５と接する方向の幅を長くして、磁石の磁力を強くする効果は、同じように期待できる。  また、磁石４８ａの端が上下の第１収容部１２５の間の段差部１２５ｄの底部の面であるステータ１０の端の内部に埋もれている場合にも、断面における磁石４８ａ、４８ｂの第１収容部１２５、第２収容部１３５と接する方向の幅を長くして、磁石の磁力を強くする効果は、同じように期待できる。
【００９６】《磁石の形状》  第２〜第４実施形態において、磁石４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ、４８ａ、４８ｂは直方体として説明したが、厳密に直方体に限定されるものではない。例えば、直方体の辺や角度の一部が変形した形状、あるいは製造工程の都合により、直方体の一部に小さな欠けや、細い筋がはいっている場合であっても、概ね直方体に類する形状であれば、前記した効果がある。
【００９７】《磁石の材質》  第２実施形態においては、磁石４３ａ、４３ｂをネオジム磁石で説明したが、他の材質の磁石であっても本願の第２実施形態で説明した効果が同様にある。
【００９８】《磁石の極性》  第２実施形態においては、図１７に示すように、磁石４３ａ、４３ｂは、上側がＳ極であり、下側がＮ極であった。しかし、磁石４３ａ、４３ｂの極性は、図１７に限定されるものではない。  磁石４３ａ、４３ｂを、上側がＮ極、下側がＳ極とすることも可能である。この場合には、励磁コイル２０に印加する電圧の方向を逆にすることで、ロータ３０は同様の回転をする。
【符号の説明】
【００９９】  １、２    ブラシレス直流モータ  １０    ステータ  １１    コイル巻回部  １２、１２１、１２４、１２５    第１収容部（収容部）  １３、１３１、１３４、１３５    第２収容部（収容部）  １４    第１接続部  １５    第２接続部  ２０    励磁コイル  ２０ａ、２１ａ    上側コイル  ２０ｂ、２１ｂ    下側コイル  ３０    ロータ  ３１    ロータ基部（基部）  ３２ａ、３２ｂ    ロータ周辺部  ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ、４８ａ、４８ｂ    磁石  ４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ、１５１、１６１、４０１、５０１、６０１    領域  ５１    第１ロータ空隙部（高磁気抵抗部）  ５２    第２ロータ空隙部（高磁気抵抗部）  ５３    延出部  ６１    第１ステータ切欠部（高磁気抵抗部）  ６２    第２ステータ切欠部（高磁気抵抗部）  １２１ｄ、１２５ｄ、１３１ｄ、１３５ｄ    段差部  Ｋ    回転軸
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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