(57)【要約】【課題】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。【解決手段】埋込磁石型モータ１のロータ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１０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するように配列されている。第１ロータコア８の第１及び第２バーは、該第１ロータコア８の周方向において不等間隔に形成されている。第２ロータコア９のバーは、該第２ロータコア９の周方向において等間隔に形成されている。【選択図】        図１
2004222466.tif 000002
【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複数のロータコアを回転軸の軸方向に配列して形成され、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、
前記複数のロータコアのうちの少なくとも１つのロータコアは前記磁路形成部が周方向に等間隔にて形成され、その他のロータコアは前記磁路形成部が周方向に不等間隔に形成され、
前記複数のロータコアは、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埋込磁石型モータ。
【請求項２】
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１に記載の埋込磁石型モータ。
【請求項３】
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又は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コア毎に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の埋込磁石型モータ。
【請求項５】
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１〜４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６】
前記ロータは、前記各ロータコアの特性に応じて、前記磁路形成部が周方向に等間隔で形成されたロータコアと、該ロータコア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ロータコアとが積層されてな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。
【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複数のロータコアを回転軸の軸方向に配列して形成され、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、前記複数のロータコアのうちの少なくとも１つのロータコアは前記磁路形成部が周方向に等間隔にて形成され、その他のロータコアは前記磁路形成部が周方向に不等間隔に形成され、前記複数のロータコアは、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。
【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、前記ロータコアは非磁性体を介して積層した。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２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。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２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５に記載の発明は、請求項１〜４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。
【００１０】
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、前記ロータは、前記各ロータコアの特性に応じて、前記磁路形成部が周方向に等間隔で形成されたロータコアと、該ロータコア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ロータコアとが積層されてなる。
【００１１】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、磁路形成部の周方向間隔が異なるロータコアと磁路形成部の周方向間隔が等しいロータコアとが軸方向に配列されることで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、トルクリップルが低減される。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。
【００１２】
請求項２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。
【００１３】
請求項３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４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。
【００１４】
請求項５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方向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。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、磁路形成部が周方向に等間隔で形成されたロータコア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。
【００１６】
【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６に従って説明する。
【００１７】
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３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。
【００１８】
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。本実施形態において第１ロータコア８と第２ロータコア９は同数の電磁鋼鈑を積層して形成されている。
【００１９】
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３参照）が軸線方向に貫挿されており、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。
【００２０】
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。
先ず、第１ロータコア８について説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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第１収容孔１３及び第２収容孔１４が形成されている。第１収容孔１３と第２収容孔１４とは同数形成されており、第１ロータコア８の周方向において該第１収容孔１３と第２収容孔１４とが交互にそれぞれ４つずつ形成されている。
【００２３】
第１収容孔１３及び第２収容孔１４にはそれぞれマグネット１２が収容されている。第１収容孔１３と第２収容孔１４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いる。第１収容孔１３及び第２収容孔１４は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。尚、前記固定孔８ｂは第１ロータコア８の軸中心と第１収容孔１３の周方向中心とを結ぶ直線上及び第１ロータコア８の軸中心と第２収容孔１４の周方向中心とを結ぶ直線上に形成されている。
【００２４】
第１収容孔１３及び第２収容孔１４は、その両端部に磁束遮断孔１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂが形成されている。磁束遮断孔１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは第１収容孔１３及び第２収容孔１４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第１収容孔１３及び第２収容孔１４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。
【００２５】
第１ロータコア８の周方向において、第１収容孔１３と第２収容孔１４との間、即ち第１収容孔１３の磁束遮断孔１３ａと第２収容孔１４の磁束遮断孔１４ｂとの間には磁路形成部としての第１バー１６が形成されている。また、第１収容孔１３の磁束遮断孔１３ｂと第２収容孔１４の磁束遮断孔１４ａとの間には磁路形成部としての第２バー１７が形成されている。磁束遮断孔１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ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１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの間に形成される第１及び第２バー１６，１７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つの第１バー１６を第１バー１６ａとし、図において時計回りに第１バー１６ａと隣り合う第２バー１７を第２バー１７ａとし、更に該第２バー１７ａと時計回りに隣り合う第１バー１６を第１バー１６ｂとする。
【００２６】
第１及び第２バー１６，１７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は、第１ロータコア８の軸中心と、第１バー１６ａの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。直線Ｌ２は、第１ロータコア８の軸中心と、第１バー１６ｂの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。また、直線Ｌ３は、第１ロータコア８の軸中心と、第２バー１７ａの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。
【００２７】
直線Ｌ１と直線Ｌ３とで作られる角度θ１は直線Ｌ２と直線Ｌ３とで作られる角度θ２よりも小さく設定されている。即ち、直線Ｌ１と直線Ｌ３とによって作られる角度範囲に位置する第１収容孔１３は、直線Ｌ２と直線Ｌ３とによって作られる角度範囲に位置する第２収容孔１４よりもロータコア８の周方向における長さが短く設定されている。従って、第１ロータコア８の周方向において、第１及び第２バー１６，１７は、不等間隔に配設されている。
【００２８】
尚、本実施形態において具体的には、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５．２５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の周方向における第１収容孔１３の両側に形成されるバーの間隔が設定されている。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第１ロータコア８の周方向における第２収容孔１４の両側に形成されるバーの間隔が設定されている。
【００２９】
次に、第２ロータコア９について説明する。
図４に示すように、第２ロータコア９の軸心には第２ロータコア９を軸方向に貫通する軸孔９ａが形成されている。軸孔９ａの直径は前述した軸孔８ａの直径と等しく形成されている。軸孔９ａの周囲には第２ロータコア９を軸方向に貫通する固定孔９ｂが該ロータコア９の周方向に沿って複数（８つ）形成されている。固定孔９ｂと軸孔９ａ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との距離と等しく形成されている。各固定孔９ｂの直径は第１ロータコア８に形成された固定孔８ｂの直径と等しく形成されている。
【００３０】
第２ロータコア９の外周近傍には、第２ロータコア９を軸方向に貫通する収容孔２１が形成されている。収容孔２１は、第２ロータコア９の周方向に沿って等角度間隔に配設されており、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。尚、前述した固定孔９ｂは第２ロータコア９の軸中心と収容孔２１の周方向中心とを結ぶ直線上に形成されており、第２ロータコア９の周方向において等角度間隔に配設されている。
【００３１】
収容孔２１の両端部には磁束遮断孔２１ａ，２１ｂが形成されている。磁束遮断孔２１ａ，２１ｂは収容孔２１に貫挿されたマグネット１２の磁路が短絡されないように収容孔２１の両端部から第２ロータコア９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。
【００３２】
第２ロータコア９の周方向に隣り合う収容孔２１の間には磁路形成部としてのバー２２が形成されている。バー２２は第２ロータコア９の周方向に沿って等角度間隔に形成されている。磁束遮断孔２１ａ，２１ｂが第２ロータコア９の径方向外側に向かって延設されているため、バー２２は第２ロータコア９の径方向に沿って形成されている。尚、本実施形態においては説明を分かり易くするため、隣り合う一対のバー２２をバー２２ａ，２２ｂとする。
【００３３】
バー２２は、第２ロータコア９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Ｌ４は第２ロータコア９の軸中心と、バー２２ａの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。直線Ｌ５は第２ロータコア９の軸中心と、バー２２ａと周方向に隣り合うバー２２ｂの周方向中心と、を結ぶ直線を示している。
【００３４】
直線Ｌ４は該直線Ｌ４と直線Ｌ５とで作られる角度θ３は、ティース５の本数（本実施形態では４８本）をマグネット１２の個数（本実施形態では８つ）で割った本数分（本実施形態では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形成されている。従って、収容孔２１は第２ロータコア９の周方向において角度θ３の範囲内に配設されるように第２ロータコア９の周方向における長さが設定されている。
【００３５】
次に第３ロータコア１０について説明する。
図５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角度間隔に複数（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。
【００３６】
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２３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１３，１４，２１，２３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。
【００３７】
収容孔２１は、その軸中心との距離が第１ロータコア８における第１収容孔１３及び第２収容孔１４と軸中心との距離と同じに形成されている。更に、収容孔２１は、その径方向の幅が第１収容孔１３及び第２収容孔１４の径方向の幅と同じに形成されている。又、収容孔２３は、その軸中心との距離が第１ロータコア８における第１収容孔１３及び第２収容孔１４と軸中心との距離と同じに形成されている。更に、収容孔２３は、その径方向の幅が第１収容孔１３及び第２収容孔１４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の第１収容孔１３及び第２収容孔１４と第２ロータコア９の収容孔２１と第３ロータコア１０の収容孔２３とのロータ４の径方向と直交する方向に延びる部分である磁石収容部１３ｃ，１４ｃ，２１ｃ，２３ａが重合する。
【００３８】
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１３，１４，２１，２３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１３，１４，２１，２３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又は外側面１２ｂ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（本実施形態において８つ）配設されており、ロータ４の軸方向に向かって貫挿されている。
【００３９】
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を形成している。図３〜５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。
【００４０】
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。
【００４１】
各収容孔１３，１４，２１，２３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１３，１４，２１，２３の両内壁面と密着し、該収容孔１３，１４，２１，２３内に固着されている。
【００４２】
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の各軸孔８ａ，９ａ，１０ａ内に回転軸２４が圧入固定されている。そして、回転軸２４は、ケース２及び蓋部２５に設けられた軸受け２６にて軸支され、ロータ４がステータ３に囲まれるようケース２及び蓋部２５内に回転可能に収容されている。
【００４３】
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６に従って説明する。
図６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。
【００４４】
曲線Ｃ１は第１ロータコア８をロータ４と同一の厚さとなるように積層して構成したロータを用い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ロータコア９をロータ４と同一の厚さとなるように積層して構成したロータを用い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。
【００４５】
曲線Ｃ１及び曲線Ｃ２に示すように、第１ロータコア８をロータ４と同一の厚さに形成したロータと、第２ロータコア９をロータ４と同一の厚さに形成したロータとではトルクの特性（大きさ及び位相）が異なっている。尚、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。
【００４６】
ロータ４が回転して第１バー１６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る時、第２バー１７の周方向中心とステータ３の周方向に隣り合う２本のティース５の周方向中央とがロータ４の径方向に沿って直列状態となる。この時、第２ロータコア９のバー２２は１本のティース５の周方向中心とロータ４の径方向に沿って直列状態とならない。
【００４７】
また、第２バー１７の周方向中心と１本のティース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る時、第１バー１６の周方向中心と、それと略対向する２本のティース５の周方向中央とがロータ４の径方向に沿って直列状態となる。この時、第２ロータコア９のバー２２はティース５の周方向中心とロータ４の径方向に沿って直列状態とならない。
【００４８】
即ち、第１ロータコア８が備える第１バー１６或いは第２バー１７の周方向中心がティース５の周方向中心とロータ４の径方向に沿って直列状態となった時、該第１バー１６或いは第２バー１７以外のバーはティース５と直列状態にならない。
【００４９】
一方、第２ロータコア９のバー２２の周方向中心と１本のティース５の周方向中心とが第２ロータコア９の径方向に沿って直列状態となる時、該バー２２と第２ロータコア９の周方向に隣り合うバー２２の周方向中心もティース５の周方向中心と第２ロータコア９の径方向に沿って直列状態となる。この時、第１ロータコア８の第１バー１６及び第２バー１７のロータ４における周方向中心はティース５の周方向中心とロータ４の径方向に沿って直列状態とならない。
【００５０】
従って、ロータ４が回転する時、第１ロータコア８と第２ロータコア９に形成された第１バー１６、第２バー１７、バー２２が同時にティース５と径方向に沿って直列状態となることはなく、該ロータ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ることで、トルクリップルの発生が低減される。
【００５１】
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。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は同数の電磁鋼鈑によって形成されているため、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。
【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）第１ロータコア８は、各バー１６，１７がロータ４の周方向間隔が異なるように形成され、第２ロータコア９はバー２２が周方向の間隔が等間隔に形成されている。このように形成された第１ロータコア８及び第２ロータコア９を軸方向に配列したため、各バー１６，１７，２２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を軸方向に直線的に配列したため、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。
【００５３】
（２）第１ロータコア８と第２ロータコア９とを積層することによりロータ４を形成したため、埋込磁石型モータ１から出力されるトルクの特性は第１ロータコア８のみで構成されるモータから出力されるトルクの特性と第２ロータコア９のみで構成されるモータから出力されるトルクの特性との合成値となる。そのため、埋込磁石型モータ１から出力されるトルクの特性は、バーが周方向に等角度間隔に配設されたロータのみを備えたモータから出力されるトルクの特性に比べてトルクの最大値と最小値との差（リップル）を小さくすることができる。
【００５４】
（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。
【００５５】
（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。
【００５６】
（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。
【００５７】
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、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、例えば図７（ａ）に示すように第１ロータコア３１、第２ロータコア３２及び第３ロータコア３３が全て電磁鋼鈑からなる三層構造のロータ３４を用いてもよい。又、図７（ｂ）に示すように、全てが電磁鋼鈑からなる第１〜第４ロータコア３５〜３８を備えた四層構造のロータ３９を用いてもよい。
【００５８】
また、図７（ａ）に示したロータ３４の第１ロータコア３１と第３ロータコア３３を構成する電磁鋼鈑を同一形状のものとし、第２ロータコア３２を形成する電磁鋼鈑の形状を第１及び第３ロータコア３１，３３を形成する電磁鋼鈑と異なる形状のものとしてもよい。或いは図７（ｂ）に示したロータ３９の第１ロータコア３５と第３ロータコア３７を構成する電磁鋼鈑を同一形状のものとし、第２ロータコア３６と第４ロータコア３８を同一形状の電磁鋼鈑で構成し、且つ該電磁鋼鈑を第１及び第３ロータコア３５，３７を構成する電磁鋼鈑と異なる形状のものとしてもよい。
【００５９】
このように、形状の異なる２種類の電磁鋼鈑から構成されるロータコアを交互に積層してロータを形成することにより、該ロータを備えたモータの出力トルクの特性をモータの軸線方向において均等化することができる。従って、ロータの回転運動を安定させることができる。
【００６０】
○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、図８（ａ）に示すように、各ロータコア８，９の間に第３ロータコア１０を挟み込まずにロータ４０を形成してもよい。
【００６１】
また、図８（ｂ）に示すように、各ロータコア８，９の間に空隙４１を設けてロータ４２を形成してもよい。また、図８（ｃ）に示すように、各ロータコア４３〜４５の間に空隙４６及び非磁性体からなるロータコア４７を組み合わせて設けてロータ４８を形成してもよい。
【００６２】
○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。
【００６３】
○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く、例えば図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、各ロータコアに応じて幅が異なるマグネット４９，５０を用いてもよい。マグネット４９は各層で収容孔の大きさが異なる二層構造のロータに用いられており、マグネット５０は各層で収容孔の大きさが異なる三層構造のロータに用いられる。
【００６４】
マグネット４９，５０はロータ４の軸線方向に一体形成されており、該ロータ４に貫挿されている。このように収容孔１４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、マグネットの方向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。
【００６５】
また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、マグネット４９，５０をロータコア毎に別部材とし、マグネット片５１ａ，５１ｂから構成されるマグネット５１及びマグネット片５２ａ〜５２ｃから構成されるマグネット５２を用いてもよい。このようにマグネット５１及びマグネット５２を構成すると、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とともに、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。
【００６６】
○上記実施の形態では、第１ロータコア８は角度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５．２５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の周方向における第１収容孔１３の両側に形成されるバーの間隔が設定されていた。しかし、各収容孔１３，１４，２１の両側に形成されるバーの間隔は適宜変更してもよく、例えば角度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５．５本分或いは５．７５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その長さを設定してもよい。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、収容孔の両側に形成されるバーの間隔は一つの磁極対で合計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ロータコア８はティース５．２５本分の長さの間隔でバーが形成されており、第２ロータコア９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。
【００６７】
図１１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５．７５本分、曲線Ｃ１３はティース５．５本分、曲線Ｃ１４はティース約５．４４本分、曲線Ｃ１５はティース約５．３８本分、曲線Ｃ１６はティース５．２５本分の長さの間隔である時のトルクの特性を表す。
【００６８】
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１１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、例えばバー２２が周方向に沿って等間隔に形成された第２ロータコア９に、曲線Ｃ１４〜Ｃ１６に示すように、第２ロータコア９と略逆位相のトルクを出力するロータコアを積層し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より低減することができる。
【００６９】
○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とを同数の電磁鋼鈑を積層することにより形成した。しかし、積層する電磁鋼鈑の枚数は各ロータコア８，９に従って適宜変更してもよく、このように各ロータコア８，９を形成する電磁鋼鈑の枚数を適宜設定することにより所望のトルク特性が出力される埋込磁石型モータ１を形成することができる。
【００７０】
○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１３，１４，２１，２３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１３，１４，２１，２３の形状及び各収容孔１３，１４，２１，２３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。
【００７１】
○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。
【００７２】
○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。
【００７３】
【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】ステータ及び第１ロータコアの平面図。
【図４】ステータ及び第２ロータコアの平面図。
【図５】ステータ及び第３ロータコアの平面図。
【図６】モータから出力されるトルクの特性図。
【図７】（ａ），（ｂ）は別例のロータの斜視図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は別例のロータの斜視図。
【図９】（ａ），（ｂ）は別例のマグネットの平面図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は別例のマグネットの平面図。
【図１１】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…第１収容孔、１４…第２収容孔、１６…磁路形成部としての第１バー、１７…磁路形成部としての第２バー、２１…収容孔、２２…磁路形成部としてのバー、２３…収容孔、２４…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１０】
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【図１１】
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