(57)【要約】【課題】トルクのリップルを低減することができる埋込磁石型モータを提供すること。【解決手段】埋込磁石型モータのロータは、電磁鋼鈑からなる第１ロータコア８及び第２ロータコア９を備えており、第１ロータコア８と第２ロータコア９との間には非磁性体からなる第３ロータコアが挟み込まれている。第１ロータコア８及び第２ロータコア９は磁石が軸方向に直列状態となるように配列されている。第１ロータコア８及び第２ロータコア９は、周方向において互いに異なる間隔で形成されたバーを有した第１〜第４コア部１３〜１６，２６〜２９を備えて形成されている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティースに巻線が巻回されたステータと、
周方向に沿って軸方向に貫通する収容孔が形成され、各収容孔に径方向外側の磁極が周方向に沿って交互にＮ極とＳ極となるように複数の磁石が配設され、周方向に隣り合う磁石の間に径方向に沿って延びる磁路形成部が形成されたロータコアを有し前記ステータの内側に回転可能に収容されるロータと、
を備え、
前記ロータコアは周方向に沿って複数のコア部から構成され、前記複数のコア部のうちの少なくとも１つのコア部は前記磁路形成部が前記ロータコアの全周を前記磁路形成部の総数で除した角度間隔で形成されており、その他のコア部は前記磁路形成部が前記磁路形成部の総数で除した角度間隔と異なる間隔で形成されていることを特徴とする埋込磁石型モータ。
【請求項２】
前記ロータは、複数のロータコアを回転軸の軸方向に配列するとともに、前記各ロータコアの磁石が軸方向に直列するように配列されていることを特徴とする請求項１に記載の埋込磁石型モータ。
【請求項３】
前記ロータコアは非磁性体を介して積層されていることを特徴とする請求項２に記載の埋込磁石型モータ。
【請求項４】
前記磁石は前記ロータの軸線方向に一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の埋込磁石型モータ。
【請求項５】
前記磁石は前記ロータコア毎に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の埋込磁石型モータ。
【請求項６】
前記磁石は周方向の幅が前記ロータコア毎に前記磁路形成部の間隔に対応して形成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の埋込磁石型モータ。
【請求項７】
前記ロータコアは、前記各コア部の特性に応じて、前記磁路形成部が前記ロータコアの全周を前記磁路形成部の総数で除した角度間隔で形成されたコア部と、該コア部におけるトルクリップルを略打ち消すように前記磁路形成部が形成されたコア部とを備えてなることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の埋込磁石型モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は埋込磁石型モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高効率モータとしては、埋込磁石型モータがある。埋込磁石型モータは、ロータコア内にマグネットが埋設されたロータを有するモータであり、ステータが作り出す回転磁界とロータとの間のマグネットトルクに加え、ロータ表面に形成される回転磁界の磁路に基づくリラクタンストルクを有効に利用することにより高いモータ効率を得ることができる。
【０００３】
ところで、一般にステータに形成されたティースの本数は、ロータに埋設されたマグネット及び該マグネットの間に形成される磁路形成部の数の整数倍に設定されている。従って、ロータの径方向において互いに隣り合う磁路形成部の周方向中心と、対向するティースの周方向中心が径方向に径方向に一致する。その結果、マグネットの周方向両側に形成された両磁路形成部にティースから同時に直線的なコイル磁束の流れを形成することによりブレーキトルクが発生し、該ブレーキトルクによりモータから出力されるトルクにリップルが発生する。このリップルを低減するため、例えば特許文献１には、任意の高さに積層された複数の回転子鉄心を相対的に回転させて積層したスキュー構造をとる回転子が開示されている。回転子はスキュー構造をとることによって固定子の周方向において複数のティースと対向する磁路形成部の面積を小さくすることで、ティースと磁路形成部の間の直線的なコイル磁束を減少させ、トルクのリップルを低減している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２３６６８７号公報（図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献１のモータでは、同じ形状の回転子鉄心を周方向に回転させて積層しているため、ステータの巻線に対するマグネットの有効磁束が減少し、マグネットトルクとリラクタンストルクとの和によって求められる回転子のトルクが低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクの低下を抑制することができる埋込磁石型モータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティースに巻線が巻回されたステータと、周方向に沿って軸方向に貫通する収容孔が形成され、各収容孔に径方向外側の磁極が周方向に沿って交互にＮ極とＳ極となるように複数の磁石が配設され、周方向に隣り合う磁石の間に径方向に沿って延びる磁路形成部が形成されたロータコアを有し前記ステータの内側に回転可能に収容されるロータと、を備え、前記ロータコアは周方向に沿って複数のコア部から構成され、前記複数のコア部のうちの少なくとも１つのコア部を前記磁路形成部が前記ロータコアの全周を前記磁路形成部の総数で除した角度間隔で形成し、その他のコア部を前記磁路形成部が前記磁路形成部の総数で除した角度間隔と異なる間隔で形成した。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ロータは、複数のロータコアを回転軸の軸方向に配列するとともに、前記各ロータコアの磁石が軸方向に直列するように配列した。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ロータコアは非磁性体を介して積層した。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記磁石は前記ロータの軸線方向に一体に形成した。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記磁石は前記ロータコア毎に形成した。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記磁石は周方向の幅が前記ロータコア毎に前記磁路形成部の間隔に対応して形成した。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記ロータコアは、前記各コア部の特性に応じて、前記磁路形成部が前記ロータコアの全周を前記磁路形成部の総数で除した角度間隔で形成されたコア部と、該コア部におけるトルクリップルを略打ち消すように前記磁路形成部が形成されたコア部とを備えて形成した。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、コア部のうちの少なくとも１つは磁路形成部がロータコアの全周を磁路形成部の総数で除した角度間隔で形成され、その他のコア部はそれとは異なる角度間隔で磁路形成部が形成されている。そのため磁路形成部はロータコアの周方向に沿って不等角度間隔で形成される。従って、磁路形成部とティースとの間の直線的なコイル磁束が低減され、トルクリップルが減少される。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、ロータを複数のロータコアから形成することで様々な特性を持つロータが形成される。また、各ロータコアのマグネットが軸方向に直線的に配列されることで該マグネットの有効磁束の減少が抑えられ、トルクの低減が抑制される。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、ロータコアの間に非磁性体を挟み込むことにより積層されたロータコア間における磁束漏れが防止される。従って、各ロータコアの磁束が有効に活用される。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、ロータに配設される磁石は該ロータの軸線方向において一体であるため、部品点数の増加が防がれる。
請求項５に記載の発明によれば、磁石がロータコア毎に形成されているため各ロータコアはロータコア単位で適宜組み合わせを変更して配列可能である。従って、様々な特性のロータが容易に構成される。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、各ロータコアに配設される磁石の形状は磁路形成部の周方向の間隔に対応して異なっている。そのためマグネットの形状を区別することができ、該マグネットをロータに組み付ける際の誤組み付けが防止される。
【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、磁路形成部がロータコアの全周を磁路形成部の総数で除した角度間隔で形成されたコア部のトルクリップルが略相殺されてリップルが低減される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を埋込磁石型モータに具体化した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。
【００１９】
図１に示すように、埋込磁石型モータ１は、略有底筒状をなすケース２の内周に固着されたステータ３と、ロータ４と、を備える。ステータ３は、その内周に等角度間隔にて配設された複数のティース５を有し、当該各ティース５は、ステータ３の内周から軸中心に向かって延設されている。本実施形態では、各ティース５は、等角度間隔にて４８本設けられている。各ティース５には、インシュレータ６を介してコア巻線７が巻回されている。尚、図４においては、インシュレータ６及びコア巻線７を省略している。そして、本実施形態では、コア巻線７は、中心角が互いに４５°の位置関係にあるティース５に分布巻きにて巻回され、当該コア巻線７には、位相差１２０°の３相交流電流が供給される。
【００２０】
図２に示すように、ロータ４は、第１ロータコア８、第２ロータコア９、第３ロータコア１０を備えている。本実施形態では、第１ロータコア８及び第２ロータコア９はそれぞれ円盤状に形成された電磁鋼鈑を所定枚積層して形成されており、第３ロータコア１０は円盤状に形成された非磁性体（本実施形態ではプラスティック）にて形成されている。第１ロータコア８と第２ロータコア９は軸方向に配列されており、第１ロータコア８と第２ロータコア９との間には第３ロータコア１０が挟み込まれている。即ち、本実施形態では、第１ロータコア８と第２ロータコア９は第３ロータコア１０を介して軸方向に積層されている。尚、図２は第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０の積層状態の概略図であり、詳細な箇所については図示を省略している。
【００２１】
第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０はピン１１（図４参照）が軸線方向に貫通されており、一体的に組み付けられているとともに、第１ロータコア８と第３ロータコア１０と第２ロータコア９の周方向の相対的なずれを防いでいる。ロータ４には軸線方向に一体形成された長四角形状の磁石（マグネット）１２が複数配設されている。マグネット１２はロータ４の軸方向の長さがロータ４の軸方向の厚さと略同一に形成されている。
【００２２】
第１ロータコア８、第２ロータコア９、第３ロータコア１０の構成を詳述する。
図３（ａ）に示すように、第１ロータコア８は第１〜第４コア部１３〜１６を備えている。第１〜第４コア部１３〜１６は、それぞれ中心角が９０°となる扇形に形成されている。第１コア部１３は図において右上に形成されており、以下、時計回り方向に第２コア部１４、第３コア部１５、第４コア部１６が形成されている。尚、図３（ａ）では第１ロータコア８を模式的に表したものであり、その詳細は図４に示している。
【００２３】
図４に示すように、第１ロータコア８の軸心には第１ロータコア８を軸方向に貫通する軸孔８ａが形成されている。軸孔８ａの周囲には第１ロータコア８を軸方向に貫通する固定孔８ｂが周方向に沿って等間隔に複数（８つ）形成されている。
【００２４】
第１ロータコア８の外周近傍には、当該第１ロータコア８を軸方向に貫通する収容孔１７〜２４が周方向に沿って等間隔に複数（８つ）形成されている。各収容孔１７〜２４にはそれぞれマグネット１２が収容されている。
【００２５】
各収容孔１７〜２４は、第１ロータコア８の周方向に沿って等角度間隔に形成されており、それぞれ径方向と直交する方向に沿って延びるように形成されている。各収容孔１７〜２４は、その径方向の幅が同一に形成されている。尚、前記固定孔８ｂは第１ロータコア８の軸中心と各収容孔１７〜２４の周方向中心とを結ぶ直線上に形成されている。
【００２６】
各収容孔１７〜２４は、その両端部に磁束遮断孔１７ａ，１７ｂ〜２４ａ，２４ｂが形成されている。磁束遮断孔１７ａ，１７ｂ〜２４ａ，２４ｂは各収容孔１７〜２４に収容されたマグネット１２の磁路が短絡されないように各収容孔１７〜２４の両端部から第１ロータコア８の径方向外側に向かって外周面近傍まで延設されている。
【００２７】
第１ロータコア８の周方向において、隣り合う収容孔１７〜２４の間には磁路形成部としてのバー２５が形成されている。磁束遮断孔１７ａ，１７ｂ〜２４ａ，２４ｂが第１ロータコア８の径方向外側に向かって延設されているため、該磁束遮断孔１７ａ，１７ｂ〜２４ａ，２４ｂの間に形成されるバー２５は第１ロータコア８の径方向に沿って延びるように形成されている。尚、本実施形態においては説明を分かり易くするため１つのバー２５をバー２５ａとし、図において以下時計回りにバー２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈとする。
【００２８】
バー２５は、第１ロータコア８の周方向における長さがティース５の周方向の長さと略等しく形成されている。
直線Ｌ１〜Ｌ４はそれぞれ第１ロータコア８の軸中心から径方向外側に延びており、第１ロータコア８を４等分する直線である。直線Ｌ１〜Ｌ４は第１ロータコア８が備える各コア部１３〜１６の境界を表している。具体的には直線Ｌ１は第１コア部１３と第４コア部１６との境界を表しており、直線Ｌ２は第１コア部１３と第２コア部１４との境界を表しており、直線Ｌ３は第２コア部１４と第３コア部１５との境界を表しており、直線Ｌ４は第３コア部１５と第４コア部１６との境界を表している。
【００２９】
第１〜第４コア部１３〜１６にはバー２５がそれぞれ２箇所ずつ形成されている。バー２５の形成位置（間隔）は第１〜第４コア部１３〜１６によって異なっている。
【００３０】
各収容孔１７〜２４の周方向の長さは第１〜第４コア部１３〜１６に形成されるバー２５の位置に応じて設定されている。
第１コア部１３に形成された直線Ｌ５は第１ロータコア８の周方向において該第１ロータコア８の軸中心と、バー２５ａの周方向中心と、を結ぶ直線を示しており、直線Ｌ６は第１ロータコア８の軸中心と、バー２５ｂの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。
【００３１】
直線Ｌ１と直線Ｌ５とで作られる角度θ１は、本実施形態においてステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の約２．６３本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるようにバー２５ａの形成位置が設定されている。尚、収容孔１７ｃの長さは収容孔１７のうちの第１コア部１３側の長さのみを表している。従って、収容孔１７全体の長さは収容孔１７ｃの長さと第４コア部１６側の収容孔１７ｄの長さとを加算したものによって算出される。
【００３２】
第１コア部１３は第１ロータコア８の全周を第１ロータコア８に形成されたバーの総数で除した角度間隔とは異なる角度間隔でバー２５ａ及びバー２５ｂが形成されている。従って、直線Ｌ５と直線Ｌ６とで作られる角度θ２は、本実施形態においてステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の６．７５本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるように第１ロータコア８の周方向における両バー２５ａ，２５ｂの間隔が設定されている。
【００３３】
直線Ｌ６と直線Ｌ２とで作られる角度θ３は、角度θ１と等しい角度になるように収容孔１９ｃの長さが設定されている。尚、収容孔１９は収容孔１７と同様、第１ロータコア８の周方向に隣り合うコア部にまたがって形成されており、収容孔１９の全体の長さは第１コア部１３側の収容孔１９ｃの長さと第２コア部１４側の収容孔１９ｄの長さとを加算したものによって算出される。また、収容孔２１，２３についても周方向に隣り合うコア部にまたがって該収容孔２１，２３が形成されており、収容孔２１ｃの長さと収容孔２１ｄの長さとを加算すること及び収容孔２３ｃの長さと収容孔２３ｄの長さとを加算することによって収容孔２１，２３の全体の長さが算出される。
【００３４】
直線Ｌ７は、第１ロータコア８の周方向において該第１ロータコア８の軸中心とバー２５ｃの周方向中心とを結ぶ直線を示しており、直線Ｌ８は、第１ロータコア８の軸中心とバー２５ｄの周方向中心とを結ぶ直線を示している。直線Ｌ９は、第１ロータコア８の軸中心とバー２５ｅの周方向中心とを結ぶ直線を示している。
【００３５】
直線Ｌ２と直線Ｌ７とで作られる角度θ４は、本実施形態においてステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の３本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるようにバー２５ｃの形成位置が設定されている。
【００３６】
第２コア部１４は第１ロータコア８の全周を第１ロータコア８に形成されたバーの総数で除した角度間隔でバー２５ｃ及びバー２５ｄが形成されている。従って、直線Ｌ７と直線Ｌ８とで作られる角度θ５は、本実施形態においてステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の６本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるように第１ロータコア８の周方向における両バー２５ｃ，２５ｄの間隔が設定されている。
【００３７】
直線Ｌ８と直線Ｌ３とで作られる角度θ６は、角度θ４と等しい角度になるようにバー２５ｄの形成位置が設定されている。
第３コア部１５は第１コア部１３と同一形状に形成されており、第４コア部１６は第２コア部１４と同一形状に形成されている。従って、第３コア部１５は、バーが第１ロータコア８の全周を該第１ロータコア８に形成されたバーの総数で除した角度と異なる間隔で形成されている。そして、第４コア部１６は、バーが第１ロータコア８の全周を該第１ロータコア８に形成されたバーの総数で除した角度間隔で形成されている。
【００３８】
そして、第１コア部１３及び第３コア部１５の形状をαで表し、第２コア部１４及び第４コア部１６の形状をβで表すと、このように形成された第１ロータコア８は模式的には図３（ａ）に示すように表される。
【００３９】
次に、第２ロータコア９について説明する。
図３（ｂ）及び図５に示すように、第２ロータコア９は第１〜第４コア部２６〜２９から構成されており、軸孔９ａ、固定孔９ｂ、マグネット１２、収容孔３０〜３７、磁束遮断孔３０ａ，３０ｂ〜３７ａ，３７ｂ及びバー３８を備えている。
【００４０】
尚、第２ロータコア９は第１ロータコア８を周方向に９０°回転したものである。即ち、第２ロータコア９を構成する第１及び第３コア部２６，２８は、第１ロータコア８を構成する第２及び第４コア部１４，１６と同一形状に形成され、バーが第２ロータコア９の全周を該第２ロータコア９に形成されたバーの総数で除した角度間隔で形成されている。そして、第２ロータコア９を構成する第２及び第４コア部２７，２９は、第１ロータコア８を構成する第１及び第３コア部１３，１５と同一形状に形成され、バーが第２ロータコア９の全周を該第２ロータコア９に形成されたバーの総数で除した角度と異なる間隔で形成されている。
【００４１】
このように形成された第２ロータコア９は模式的には図３（ｂ）に示すように表され、第１ロータコア８と第２ロータコア９とは軸方向に異なる形状のコア部を配列して積層されている。尚、この際、θ１及びθ３と、θ４及びθ６とは角度が異なっているためバー２５とバー３８とが軸方向に沿って直列状態とならない。
【００４２】
次に第３ロータコア１０について説明する。
図６に示すように、第３ロータコア１０は略円盤状に形成されており、その中心には軸孔１０ａが形成されている。軸孔１０ａの直径は第１ロータコア８の軸孔８ａ及び第２ロータコア９の軸孔９ａの直径と等しく形成されている。軸孔１０ａの周囲には第３ロータコア１０を軸方向に貫通する固定孔１０ｂが周方向に沿って等間隔に複数（８つ）形成されている。固定孔１０ｂと軸孔１０ａとの距離は第１ロータコア８に形成された固定孔８ｂと軸孔８ａとの距離及び第２ロータコア９に形成された固定孔９ｂと軸孔９ａとの距離と等しく形成されている。
【００４３】
第３ロータコア１０の外周近傍には、第３ロータコア１０を軸方向に貫通する収容孔３９が形成されている。
このように形成された第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０は、互いに形成された各軸孔８ａ，９ａ，１０ａと、各固定孔８ｂ，９ｂ，１０ｂと、各収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９と、が軸線方向に連通するように積層されている。第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０が備える各固定孔８ｂ，９ｂ，１０ｂにはピン１１が貫挿されている。
【００４４】
収容孔３９は、その軸中心との距離が第１ロータコア８における各収容孔１７〜２４及び第２ロータコア９における各収容孔３０〜３７と軸中心との距離と同じに形成されている。更に、収容孔３９は、その径方向の幅が各収容孔１７〜２４及び各収容孔３０〜３７の径方向の幅と同じに形成されている。従って、第１ロータコア８の各収容孔１７〜２４と、第２ロータコア９の各収容孔３０〜３７と、第３ロータコア１０の収容孔３９とは、ロータ４の径方向と直交する方向に延びる部分が互いに重合する。
【００４５】
第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０が備える各収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９にはマグネット１２が貫挿されている。
マグネット１２は各収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９に、その磁束方向とロータ４の径方向とが一致するよう当該マグネット１２の内側面１２ａ（図６参照）又は外側面１２ｂ（図５及び図６参照）がＮ極又はＳ極となるように収容されている。マグネット１２はロータ４の周方向に沿って等角度間隔に複数（本実施の形態において８つ）配設されている。
【００４６】
マグネット１２はロータ４における周方向片側に隣り合うマグネット１２と２つ（外側面１２ｂの磁極がＮ極となるものとＳ極となるものとを１つずつ）で１セットの磁極対１２ｃ（図５及び図６参照）を形成している。図４〜６に示すように、本実施形態のロータ４においては磁極対１２ｃを４つ備えている。
【００４７】
マグネット１２が等角度間隔で配設されているため、各磁極対１２ｃはロータ４の周方向において等角度間隔に配設されている。本実施形態においては磁極対１２ｃの数が４つであるため、それぞれの磁極対１２ｃは９０°毎に配設されている。
【００４８】
各収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９は、マグネット１２が収容される部分の幅（径方向の長さ）が各マグネット１２の厚み（径方向の長さ、即ちマグネット１２の内側面１２ａから外側面１２ｂまでの長さ）と略同一となるように形成されている。各マグネット１２は、その内側面１２ａ及び外側面１２ｂが、径方向と直交する各収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９の両内壁面と密着し、該収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９内に固着されている。
【００４９】
このように形成されたロータ４は図１に示すように、第１ロータコア８、第２ロータコア９及び第３ロータコア１０が備える各軸孔８ａ，９ａ，１０ａ内に回転軸４０が圧入固定されている。そして、当該回転軸４０がケース２及び蓋部４１に設けられた軸受け４２にて軸支されることにより、前記ステータ３に囲まれるようケース２及び蓋部４１内に回転可能に支持収容されている。
【００５０】
次に、上記のように構成された埋込磁石型モータの作用を図７に従って説明する。
図７は埋込磁石型モータ１から出力されるトルクの特性を表したグラフである。グラフの横軸はステータ３に対するロータ４の相対回転角度を表しており、グラフの縦軸はトルクの大きさを表している。埋込磁石型モータ１はロータ４を構成するロータコアによって出力されるトルクの特性が変化している。
【００５１】
曲線Ｃ１は第１コア部１３或いは第３コア部１５と同一形状のコア部のみでロータを形成した場合に埋込磁石型モータ１から出力されるトルクを表す。曲線Ｃ２は第２コア部１４或いは第４コア部１６と同一形状のコア部のみでロータを形成した場合に埋込磁石型モータ１から出力されるトルクを表す。
【００５２】
曲線Ｃ１及び曲線Ｃ２に示すように、第１コア部１３或いは第３コア部１５と同一形状のコア部のみで形成されたロータと、第２コア部１４或いは第４コア部１６と同一形状のコア部のみで形成されたロータを用いた埋込磁石型モータ１から出力されるトルクとではその特性（大きさ及び位相）が異なっている。
【００５３】
尚、本実施形態においては埋込磁石型モータ１が備える第１ロータコア８と第２ロータコア９はそれぞれ周方向において第１コア部１３或いは第３コア部１５と第２コア部１４或いは第４コア部１６とが同数配設されている。従って、埋込磁石型モータ１の出力トルクは曲線Ｃ１と曲線Ｃ２との平均値を示す曲線Ｃ３によって表される。
【００５４】
位相は、トルクの周期的な変化におけるステータ３に対するロータ４の相対回転角度である。従って、位相が異なるとはトルクが極大値となる時のステータ３に対するロータ４の相対回転角度が異なるということを表す。例えば、一方のトルクが極大値となる時に他方のトルクが極小値となる時、この２つのトルクは互いに逆位相の関係にあるという。
【００５５】
第１ロータコア８において、直線Ｌ５と直線Ｌ６との間にはティース５が６．７５本分の間隔でバー２５ａ，２５ｂが形成されており、直線Ｌ６と直線Ｌ７との間にはティース５が約５．６３本分の間隔でバー２５ｂ，２５ｃが形成されている。また、直線Ｌ７と直線Ｌ８との間にはティース５が６本分の間隔でバー２５ｃ，２５ｄが形成されており、直線Ｌ８と直線Ｌ９との間にはティース５が約５．６３本分の間隔でバー２５ｄ，２５ｅが形成されている。
【００５６】
従って、第１ロータコア８のバー２５ａの周方向中心とティース５の周方向中心とが第１ロータコア８の径方向に沿って直列状態となった時、同時に第１ロータコア８の径方向に沿ってティース５の周方向中心と直列状態となるのはバー２５ａと径方向に相反するバー２５ｅの周方向中心のみとなる。また、バー２５ｂの周方向中心とティース５の周方向中心とが第１ロータコア８の径方向に沿って直列状態となった時、同時に第１ロータコア８の径方向に沿ってティース５の周方向中心と直列状態となるのはバー２５ｂと径方向に相反するバー２５ｆの周方向中心のみとなる。また、バー２５ｃの周方向中心とティース５の周方向中心とが第１ロータコア８の径方向に沿って直列状態となった時、同時に第１ロータコア８の径方向に沿ってティース５の周方向中心と直列状態となるのはバー２５ｄ，２５ｇ，２５ｈのみとなる。
【００５７】
また、第１ロータコア８のバー２５と第２ロータコア９のバー３８とはいずれもロータの軸線方向に沿って直列状態とならない。
従って、ロータ４が回転する時、同時にティース５と径方向に沿って直列状態となるバー２５，３８は所定のバー２５，３８のみとなりロータ４とティース５との間に形成される直線的なコイル磁束の流れは低減される。埋込磁石型モータ１はこのようにロータ４とティース５との間に形成される直線的なコイル磁束の流れが低減され、トルクリップルの発生が低減される。
【００５８】
それに対して、各マグネット１２はロータ４の軸方向に沿って延びている。そのためマグネット１２の有効磁束の減少は抑制される。従って、埋込磁石型モータ１の出力トルクはリップルが低減されるとともに、出力トルクの低減が抑制される。
【００５９】
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）バー２５，３８は所定のバー２５，３８のみがロータ４の軸方向に沿って直列状態となるように第１ロータコア８及び第２ロータコア９に形成されている。従って、各バー２５，３８とティース５との間に同時に形成される直線的なコイル磁束が低減されトルクリップルが低減される。一方、各ロータコア８，９のマグネット１２が軸方向に直線的に配列されることで該マグネット１２の有効磁束の減少が抑えられ、埋込磁石型モータ１の出力トルクの低減が抑制される。
【００６０】
（２）第１ロータコア８と第２ロータコア９とは積層時に互いのバー２５，３８が軸方向に沿って直列状態とならないように周方向における位置が設定されている。従って、ロータ４のバー２５，３８とステータ３のティース５との間に同時に形成される直線的なコイル磁束の流れが低減されることでトルクリップルの発生が低減される。
【００６１】
（３）第１ロータコア８と第２ロータコア９との間には非磁性体からなる第３ロータコア１０が挟み込まれている。そのため第１ロータコア８と第２ロータコア９との間で軸線方向に磁束が流れ込むことがなく、第１ロータコア８と第２ロータコア９との間の磁束漏れが防止される。従って、磁束を有効に利用することにより埋込磁石型モータ１のトルクを高効率に得ることができる。
【００６２】
（４）マグネット１２は軸線方向に一体的に形成されている。従って、ロータ４に貫挿されるマグネット１２をロータ４の軸線方向において１つの部材とすることができ、部品点数の増加を抑制することができる。
【００６３】
（５）磁極対１２ｃは４つ配設されており、ロータ４において９０°間隔毎に配設されている。そのため、ロータ４は周方向において各磁極対１２ｃから略等しいトルクが与えられる。従って、埋込磁石型モータ１は安定したトルクを出力することができる。
【００６４】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施の形態では、第１ロータコア８及び第２ロータコア９は、第１〜第４コア部１３〜１６，２６〜２９の４つのコア部から構成されていた。しかし、図８（ａ）に示すように、ロータコア５１をそれぞれ周方向においてバーの形成位置の異なる第１コア部５２及び第２コア部５３の２つのコア部から形成してもよい。尚、バーの形成位置が異なるコア部を分かり易くするため、以下、コア部の形状を周方向におけるバーの形成位置の違いに応じてα，β，γ及びεを用いて表す。
【００６５】
また、図８（ｂ）に示すように、２種類の異なる形状の第１〜第６コア部５４〜５９を周方向に沿って交互に配設してロータコア６０を形成してもよい。また、図８（ｃ）に示すように、３種類の異なる形状の第１〜第６コア部６１〜６６を周方向に沿って順次配設してロータコア６７を形成してもよい。
【００６６】
また、図８（ｄ）に示すように、２種類の異なる形状の第１〜第８コア部６８〜７５を周方向に沿って交互に配設してロータコア７６を形成してもよい。また、図８（ｅ）に示すように、２種類の異なる形状の第１〜第８コア部７７〜８４を周方向に沿って２つずつ交互に配設してロータコア８５を形成してもよい。
【００６７】
○上記実施の形態では、第１ロータコア８と第２ロータコア９とは第１〜第４コア部１３〜１６，２６〜２９によって形成されており、軸線方向に沿って同一形状のコア部１３〜１６，２６〜２９が直列状態とならないように積層されていた。しかし、ロータコアの積層態様は他のものを用いてもよく、図９（ａ）に示すように、２種類のコア部８６，８７から構成される第１ロータコア８８を１８０°回転させて第２ロータコア８９とし、両ロータコア８８，８９を積層してロータ９０を形成してもよい。
【００６８】
また、図９（ｂ）に示すように、２種類のコア部９１，９２から構成される第１ロータコア９３と、コア部９１，９２と異なる形状の２種類のコア部９４，９５から構成される第２ロータコア９６とを積層してロータ９７を形成してもよい。
【００６９】
また、図９（ｃ）に示すように、２種類のコア部９８，９９から構成される第１ロータコア１００と、コア部９８と同一形状のコア部１０１及びコア部９８，９９と異なる形状のコア部１０２から構成される第２ロータコア１０３と、を積層してロータ１０４を形成してもよい。
【００７０】
また、図９（ｄ）に示すように、２種類のコア部１０５，１０６から構成される第１ロータコア１０７と、コア部１０５，１０６と異なる形状で円盤状に形成された第２ロータコア１０８と、を積層してロータ１０９を形成してもよい。
【００７１】
○上記実施の形態では、ロータ４は電磁鋼鈑からなる第１ロータコア８及び第２ロータコア９の２つのロータコアを積層することにより形成されていた。しかし、電磁鋼鈑からなるロータコアの積層数は他の数としてもよく、例えば電磁鋼鈑からなるロータコアを３層、或いは４層積層してロータを形成してもよい。
【００７２】
○上記実施の形態では、第１ロータコア８と第２ロータコア９との間に非磁性体からなる第３ロータコア１０が挟み込まれていたが、各ロータコア８，９の間に第３ロータコア１０を挟み込まずに両ロータコア８，９を積層してロータを形成してもよい。
【００７３】
○上記実施の形態では、第１ロータコア８と第２ロータコア９との間に非磁性体からなる第３ロータコア１０が挟み込まれていたが、第３ロータコア１０の代わりに空隙を設けて各ロータコア８，９をロータの軸線方向に並べて配設してロータを形成してもよい。このようにロータを形成しても両ロータコア８，９間の磁束漏れが防止され、磁束を有効に利用することによりモータの出力トルクを高効率に得ることができる。
【００７４】
○上記実施の形態では、マグネット１２はロータ４の軸線方向の厚さと略同一の長さに一体に形成されていたが、第１ロータコア８及び第２ロータコア９毎にマグネットを形成してもよい。このように各ロータコア８，９毎にマグネットを形成することにより、各ロータコアを積層した後にマグネットを貫挿する必要がなく、ロータコア単位で適宜組み合わせを変更してロータを積層することができる。また、ロータコア単位でモータから出力されるトルクの特性を容易に確認することができる。
【００７５】
○上記実施の形態では、ロータ４には長四角形状のマグネット１２が貫挿されていた。しかし、各ロータコアが備える収容孔の大きさに応じてマグネット１２の形状を変更してもよい。このように収容孔の大きさに応じてマグネットの形状を変更することにより、各マグネットを区別することができる。従って、マグネットをロータに貫挿する際にマグネットの誤組み付けを防止することができる。また、限られた収容孔のスペース内から最も大きい磁力を得ることができ、埋込磁石型モータ１のトルクを大きくすることができる。
【００７６】
○上記実施の形態では、第１コア部１３の角度θ１がステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の約２．６３本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるようにバー２５ａの形成位置が設定されていた。また、角度θ２がステータ３の周方向に沿って配設されたティース５の６．７５本分の長さで形成されたステータ３の円弧３ｃを有する扇形の中心角と等しくなるようにバー２５ｂの形成位置が設定されていた。しかし、バー２５の形成位置は適宜変更してもよい。以下、説明を簡略にするため収容孔の両側に形成されるバーの間隔を単にティース何本分であるかによって表す。尚、各コア部１３〜１６の周方向の間隔は合計１２本分のティースの長さとなるように形成されているが、ここでは外側面１２ｂがＮ極となるようにマグネット１２が貫挿されている収容孔の両側に形成されるバーの間隔であるとする。従って、本実施形態における第１及び第３コア部１３，１５はティース６．７５本分の長さの間隔でバー２５ａ，２５ｂが形成されており、第２及び第４コア部１４，１６はティース６本分の長さの間隔でバーが形成されている。
【００７７】
図１０は周方向に配設されるバーの形成位置に伴い変化するトルクの特性を表したグラフである。グラフの横軸はステータ３に対するロータ４の相対回転角度を表しており、グラフの縦軸はトルクの大きさを表している。曲線Ｃ１１はティース６本分、曲線Ｃ１２はティース６．２５本分、曲線Ｃ１３はティース６．５本分、曲線Ｃ１４はティース約６．５６本分、曲線Ｃ１５はティース約６．６３本分、曲線Ｃ１６はティース６．７５本分の長さの間隔である時のトルクの特性を表す。
【００７８】
埋込磁石型モータ１から出力されるトルクの特性は各ロータコアの周方向において隣り合うバーの間隔によって決定されており、該特性は図１０に示す各特性の合成値を元に算出することができる。従って、例えば曲線Ｃ１４〜Ｃ１６に示すように、曲線Ｃ１１と略逆位相のトルクを出力するコア部によってロータを形成することによりロータのトルクリップル、即ちモータのトルクリップルを低減することができる。
【００７９】
○上記実施の形態では、ロータ４の径方向と直交する方向両側に向かって延設された各収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９に板状のマグネット１２を貫挿してロータ４を形成した。しかし、各収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９の形状及び各収容孔１７〜２４，３０〜３７，３９に収容されるマグネットの形は形状を変更してもよい。従って、例えば収容孔をＶ字状に形成し、その内部にＶ字状にマグネットを貫挿してもよい。また、各ロータコアの外周面側に向かって円弧状に湾曲した収容孔に同じく円弧状に湾曲して形成されたマグネットを貫挿してもよい。
【００８０】
○上記実施の形態では、磁極対１２ｃを４つ備えたロータ４であったが、磁極対の数を適宜変更してもよい。
○上記実施の形態では、ロータ４を構成する各ロータコア８，９は電磁鋼鈑を積層して形成されていたが、粉体材料を焼結することで各ロータコアを形成してもよい。
【００８１】
○上記実施の形態では、第３ロータコア１０をプラスティックにより構成したが、その他の非磁性体の材料を用いて第３ロータコアを形成してもよい。
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。
【００８２】
（イ）前記ロータの軸方向に沿って直列する複数の前記コア部のうちの少なくとも１つの前記磁路形成部の周方向間隔は他のコア部と異なることを特徴とする請求項２に記載の埋込磁石型モータ。このように埋込磁石型モータを形成することにより、ロータの軸方向に沿って磁路形成部が直列状態とならず、磁路形成部とティースとの間に同時に形成される直線的なコイル磁束が低減されてトルクリップルを低減することができる。
【００８３】
（ロ）前記各ロータコアは、それぞれが備えるコア部の数が異なることを特徴とする請求項２に記載の埋込磁石型モータ。このように埋込磁石型モータを形成することにより、磁路形成部とティースとの間の直線的なコイル磁束の量を細かく調整することができ、埋込磁石型モータの出力トルクをより高精度に制御することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、トルクの低下を抑制することができる埋込磁石型モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】埋込磁石型モータの側断面図。
【図２】ロータの斜視図。
【図３】（ａ），（ｂ）は第１及び第２ロータコアの模式図。
【図４】ステータ及び第１ロータコアの平面図。
【図５】ステータ及び第２ロータコアの平面図。
【図６】ステータ及び第３ロータコアの平面図。
【図７】モータから出力されるトルクの特性図。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は別例のロータコアの模式図。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は別例のロータの斜視図。
【図１０】別例のロータコアを備えたモータから出力されるトルクの特性図。
【符号の説明】
３…ステータ、４…ロータ、５…ティース、７…巻線、８…第１ロータコア、９…第２ロータコア、１０…第３ロータコア、１２…磁石（マグネット）、１３〜１６…第１〜第４コア部、１７〜２４…収容孔、２５…磁路形成部としてのバー、２６〜２９…コア部、３０〜３７…収容孔、３８…バー、３９…収容孔、４０…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】
2004222467.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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