(57)【要約】【課題】  モータの効率を改善し、コギングトルクを減少させるようなモータ用のロータアセンブリを提供する。【解決手段】  モータのロータアセンブリ及びステータ間の間隙に面する略円筒形状の表面を有する略円筒形のロータ本体と、ロータ本体に嵌挿される永久磁石とを備えるモータ用ロータアセンブリは、ロータ本体のステータとの間隙対向面に、永久磁石により発生される磁束分布を制御するための溝２０が形成される。【選択図】  図１
2004254496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのステータとロータアセンブリとの間隙に、略円筒形状の外周表面が対向するように配置される略円筒形のロータ本体を備え、
前記ロータ本体には、永久磁石が嵌挿され、
前記ロータ本体の前記間隙に対向する間隙対向面には、前記永久磁石で発生された磁束の分布を制御するための溝が形成される
ことを特徴とするモータ用ロータアセンブリ。
【請求項２】
前記嵌挿される永久磁石は、前記ロータ本体において嵌挿時横断面の長辺が略ラジアル方向に向くように配置され、
前記溝は、前記ロータ本体の前記間隙対向面において、少なくとも２個以上の永久磁石の外周側端面の近傍に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ用ロータアセンブリ。
【請求項３】
前記溝は、前記ロータ本体の前記間隙対向面に、該ロータ本体の略軸方向に前記外周表面の長さ方向に沿って斜行する配置で形成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用ロータアセンブリ。
【請求項４】
前記ロータ本体は、複数の円板形状の薄板(１０)から形成され、
前記各薄板は、前記間隙対向面に、不規則な角度間隔で窪んだノッチ部(２０)が形成され、
前記薄板は、前記ノッチ部(２０)が完全に軸方向に位置合わせされないように、他の薄板の上に積重ねられる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のモータ用ロータアセンブリ。
【請求項５】
前記薄板（１０）は、前記軸方向に位置合わせされないノッチ部(２０)により前記斜行する配置の斜行溝を形成するために他の薄板の上に積重ねられる
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ用ロータアセンブリ。
【請求項６】
ステータヨーク（３２）およびステータポール（４２）を有する略円筒形のステータ本体を備え、
前記ステータポール（４２）には、モータのステータアセンブリとロータとの間隙に面する端面を有し、
前記ステータポール（４２）の前記端面には、モータの前記ステータ本体及び前記ロータの間で発生された磁束の分布を制御するための溝（４０）が形成される
ことを特徴とするモータ用ステータアセンブリ。
【請求項７】
前記溝（４０）は、ステータポール（４２）の前記端面に、ステータ本体の略軸方向に前記端面の長さ方向に沿って斜行する配置で形成される
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ用ステータアセンブリ。
【請求項８】
前記ステータ本体は、複数の薄板（３０）から形成され、
前記各薄板は、ステータヨーク（３２）およびステータポール（３４）を含み、
前記各ステータポールの端面には、不規則な角度間隔で窪んだノッチ部（３６）が形成され、
前記薄板（３０）は、前記ノッチ部(３６)が完全に軸方向に位置合わせされないように、他の薄板の上に積重ねられる
ことを特徴とする請求項６または７に記載のモータ用ステータアセンブリ。
【請求項９】
前記薄板は、前記軸方向に位置合わせされないノッチ部(３６)により前記斜行する配置の斜行溝（４０）を形成するために他の薄板の上に積重ねられる
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ用ステータアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１〜５の何れか１項に記載した前記ロータアセンブリと、該ロータアセンブリと協動するステータと
を備えることを特徴とする永久磁石型モータ。
【請求項１１】
請求項６〜９の何れか１項に記載した前記ステータアセンブリと、該ステータアセンブリと協動するロータと
を備え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】
概略的に言って、本発明は、ステータにより囲まれるインナーロータ（ＩＮＮＥＮＬＡＵＦＥＲＭＯＴＯＲ）またはアウターロータ（ＡＵＳＥＮＬＡＵＦＥＲＭＯＴＯＲ）の構成に永久磁石を含むように構成された電動モータの分野に関する。
【０００２】
本発明は、モータのロータアセンブリおよびステータアセンブリに関し、特に、永久磁石（ＰＭ）型モータに備えられるようなロータアセンブリまたはステータアセンブリに関する。さらに詳しくは、本発明は、略円筒形状の本体およびその本体に嵌挿される永久磁石を備えるモータ用のロータアセンブリに関する。本発明は、また、ステータヨークおよびステータポールを有する略円筒形状のステータ本体を備えるステータアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば、インナーロータを備えるモータには、ロータシャフトに取り付けられたロータアセンブリおよび一個以上の永久磁石だけでなく、多数の金属薄板が重ねられたステータに巻線が形成されたステータアセンブリも含まれる。ロータアセンブリは、同軸となるようにステータアセンブリに嵌入される。また、例えば、アウターロータを備えるモータでは、ロータアセンブリは、ステータを取り囲んでいる。
【０００４】
図５は、モータの全体的な構成を概略的に示す断面図である。
図５のモータは、ハウジング１１４を備え、そのハウジング１１４の中には、ステータアセンブリ１１８、ロータアセンブリ１１６だけでなく、ロータアセンブリを回転可能に支持するためのベアリング１２６、１２８を含んでいる。
【０００５】
ステータアセンブリ１１８は、複数の金属薄板１５５および巻線１６０を備え、ロータアセンブリ１１６を挿入可能な内側空胴が設けられている。ロータアセンブリ１１６は、シャフト１１０、ヨーク１１２および永久磁石１２２を含んでいる。また、ロータアセンブリ用のベアリング１２６、１２８は、モータのハウジング１１４のフランジ１２４に組み込まれていてもよい。
【０００６】
嵌挿される永久磁石を含むロータは、従来技術で説明されており、一般的に公知である。嵌挿される永久磁石の嵌挿時横断面の長辺が半径方向に放射状に広がるラジアル方向に向くように配置されたマルチポール「スポーク」を有し、止め輪により囲まれて固定されるロータ構成が知られている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に示されるように、ロータ本体を囲むリングまたはチューブにより保護された永久磁石の嵌挿時横断面の長辺が、ラジアル方向に向くように嵌挿されるロータ本体を有することは公知である。また、永久磁石が嵌挿されるロータ本体は、ヨークの機能を有している。
【０００７】
嵌挿される永久磁石の通常の形状は知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２には、アウターロータの表面に形成されたスロット部に嵌入された複数の永久磁石が示されている。これらの文献では、漂遊磁束がロータの背面側でシャフトの近くの鉄部領域を通過するように発生される設計の構成が開示されている。したがって、これらの文献では、この領域に放出された磁力エネルギーを効率的に使用できない。
【０００８】
インナーロータの表面が閉じられたロータ本体のスロット部に永久磁石が嵌入される類似した設計の構成が知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、ロータは、フレームに取り付けられる必要があり、セクタに分割されている。
【０００９】
いわゆる「磁束集中型（磁束収束型）」と称され、永久磁石を嵌挿して製造されたモータを回転させるため、マルチポールである永久磁石型ロータの構成が知られている（例えば、特許文献４参照）。特許文献４に示されるロータ構成では、永久磁石は、ヨークセクション間の溝のようなギャップに、ロータ軸に対して嵌挿時横断面の長辺がラジアル方向に向くように配置されてロータ本体に取り付けられる平らな直方体として設計される。各永久磁石を容易に取り付けるために、この文献では、ヨークを２ポールで２つの隣接する半分づつのヨークに分割することを提案しており、それら２分割ヨークの間には、ロータ本体に個別に取り付けることができるポール要素を形成するために各永久磁石が配置されている。
【００１０】
永久磁石が嵌挿されるロータの他の設計の構成が知られている（例えば、特許文献５参照）。特許文献５では、各永久磁石は、嵌挿時横断面の長辺がロータ本体のラジアル方向、または、ラジアル方向に平行な方向に向くように配置される。
【００１１】
上記と同様な設計で、永久磁石が嵌挿されるロータの構成が知られている（例えば、特許文献６参照）。特許文献６では、ロータは、そのロータ用の所望のポール数を与えるように永久磁石を嵌挿できるよう、嵌挿時横断面の長辺がラジアル方向に向くように配置された複数のスロット部が形成された強磁性体で本体ができている。永久磁石を収容するスロット部は、永久磁石を前記スロット部に挿入して保持できるように、ロータ本体の内径の開口部とロータ本体の外周部とをブリッジさせるように設計されている。嵌挿時横断面の長辺がラジアル方向に向けて配置されたスロット部により分離されるロータ本体の台形の各要素が、ロータの各ポールを形成している。
【００１２】
永久磁石が嵌挿されるロータの更なる設計の構成が知られている（例えば、特許文献７〜９参照）。
【００１３】
また、複数のステータポールとステータヨークを備えるステータ配置は、インナーロータまたはアウターロータのモータを設計する際の従来技術として一般に知られている。
【００１４】
【非特許文献１】「ＤＥＳＩＧＮ  ＯＦ  ＢＲＵＳＨＬＥＳＳ  ＰＥＲＭＡＮＥＮＴ−ＭＡＧＮＥＴ  ＭＯＴＯＲＳ」Ｊ．Ｒ．  ＨＥＮＤＥＲＳＨＯＴ  ＪＲ．  ＡＮＤ  ＴＨＥ  ＭＩＬＬＥＲ、  ＭＡＧＮＡ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＰＵＢＬＩＳＨＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＬＡＲＥＮＤＯＮ  ＰＲＥＳＳ、  ＯＸＦＯＲＤ、  １９９４
【特許文献１】欧州特許（ＥＰ：Ｂ１）第０６４１０５９号明細書
【特許文献２】欧州特許（ＥＰ：Ｂ１）第０６９１７２７号明細書
【特許文献３】独国特許（ＤＥ）出願公開（Ａ１）第１０１００７１８号明細書
【特許文献４】国際公開（ＷＯ）第００／５７５３７号パンフレット
【特許文献５】欧州特許（ＥＰ）出願公開（Ａ１）第０８７２９４４号明細書
【特許文献６】欧州特許（ＥＰ：Ｂ１）第０８０３９６２号明細書
【特許文献７】英国特許（ＧＢ）第１１７７２４７号明細書
【特許文献８】欧州特許（ＥＰ）出願公開（Ａ２）第０９５５７１４号明細書
【特許文献９】米国特許（Ｕ．Ｓ．）出願公開（Ａ１）第２００２／００６７０９６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来技術で示され記載されたように、永久磁石の嵌挿時横断面の長辺およびステータポールの長辺がラジアル方向に向くように配置される場合には、永久磁石型モータの動作において、その永久磁石およびステータポールの規則的な配列が、不都合となるコギングトルク効果を発生させるという問題が起こる場合がある。
【００１６】
その問題に対し、永久磁石の端面間における急激な切替を避けて、それによりコギングトルクを減らすために、表面に永久磁石を有するロータアセンブリにおいて、例えば、上述したＨＥＮＤＥＲＳＨＯＴ  ＡＮＤ  ＭＩＬＬＥＲの参考文献に開示されるように、永久磁石の配置を斜行（スキュー）させることが知られている。
【００１７】
ロータポールの磁化が斜めにされることは、しかしながら、磁力に軸方向の成分が発生してしまい、それによりトルクを損失させてしまう。更に、永久磁石型モータの動作中に発生するコギングトルクの問題は、上記した形式で永久磁石が嵌挿されたロータでは、十分に解決できていなかった。実際、嵌挿型であるか埋込型の永久磁石を備えたモータ設計における最大の技術的障害のうちの１つは、既存のコギングトルクを設計最適化かステータを斜行させるのみで減少できるように、物理的にまたは磁気的に、ロータアセンブリを斜行させることは実質的に不可能と考えられることである。
【００１８】
ステータを斜行させることは、通常、斜行されたステータ上にステータ巻線を巻いていくことはより困難であるため、ステータポールを変形させられなければならないことを意味する。
【００１９】
嵌挿型永久磁石を備えているモータにおいて、コギングトルク効果を減らすための従来から知られる更なる方法としては、ＡＮＤＲＥＷ  ＢＲＯＡＤＢＥＮＴ、ＥＶＥＲＳＨＥＤ  ＆  ＶＩＧＮＯＬＥＳにより１９９８年に紹介された、いわゆるＢＲＯＡＤＢＥＮＴ  ＳＨＩＦＴを適用することが知られている。そのＢＲＯＡＤＢＥＮＴの技術では、永久磁石はＮ個のサブセクションに分断されており、各々のセクションは、ステータスロット部のピッチの１／Ｎの角度で、その隣り合うものから漸次置換される。これにより、コギングトルク波形中の高調波がキャンセルされる。「ＢＲＯＡＤＢＥＮＴ  ＳＨＩＦＴ」は、ロータアセンブリの製造および組立工程において非常に困難である、永久磁石を軸方向の切片に切り分けることを必要とさせる。
【００２０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、モータの効率を改善することができ、特にコギングトルクを取り除くかまたは減少させることができる、永久磁石が嵌挿されたモータ用のロータアセンブリを提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明は、上記したように概略的に、モータ動作を改善し、特に、コギングトルクを取り除くかまたは減少させることを目的とするが、その目的を成し遂げるために改良されたステータアセンブリを提供することもまた目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記した課題を解決するために、本発明のロータアセンブリは、モータのステータとロータアセンブリ間の間隙に、略円筒形状の外周表面が対向するように配置される略円筒形のロータ本体を備え、ロータ本体には、永久磁石が嵌挿され、ロータ本体におけるステータとの間隙に対向する間隙対向面には、永久磁石で発生された磁束の分布を制御するための溝が形成される。
【００２３】
また、本発明のステータアセンブリは、ステータヨークおよびステータポールを有する略円筒形のステータ本体を備え、ステータポールには、モータのステータアセンブリおよびロータ間の間隙に面する端面を有し、ステータポールの端面には、モータのステータ本体及びロータの間で発生された磁束の分布を制御するための溝が形成される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、ロータ本体またはステータ本体の間隙対向面に溝を形成することによって、永久磁石により発生された磁束について、磁束の集中を制御し、ロータアセンブリから間隙を介してステータへ通過させることが可能となる。磁束の集中または磁束分布を制御することによって、コギングトルクを減少させることができる。従って、ロータ本体の間隙対向面の溝に適切な形状を選択することによってモータの動作を制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のロータアセンブリを形成するための薄板についての概略を示す断面図である。
【００２７】
薄板１０は、ロータ本体の軸方向の一部分を形成しており、ロータ本体の内部開口部１４からその外周１６の方へ長辺がラジアル方向に向くように形成されるスロット部１２を備えた略円板形状である。ロータ本体に、そのロータ本体をラジアル方向及び軸方向に貫通するように設けられるスロット部を形成するために、多数のそのような薄板１０が他の薄板の上に積重ねられる。薄板１０がロータアセンブリのヨークだけでなく磁気コアを形成するように、永久磁石（図示せず）がそのスロット部に嵌挿される。
【００２８】
図１に示される薄板１０の構成は、内部開口部１４を、ロータ本体をハブまたはシャフトに取り付けるために使用できるインナーロータ型のモータ構成に適用されるものである。もちろん、本発明の範囲では、ロータアセンブリの機能を内と外が逆になるように制御しなければならないアウターロータの構成を与えることも含んでいる。
【００２９】
図１に示される薄板１０は、そこに嵌挿される６つの永久磁石を受け入れるための６つのスロット部を備える。スロット部１２は、薄板１０の外周１６において、機械的及び電磁的損傷の可能性に対して永久磁石を保護し、そして各永久磁石の２側面上の各極を接続するブリッジ１８によって閉じられている。
【００３０】
更に本発明では、浅いスロット部またはノッチ部（以下、ノッチ部と記載）２０が、薄板１０の外周１６における各スロット部１２またはそれに対応する各永久磁石の端面の近傍に、この外周１６に面して設けられる。本発明では、ノッチ部２０は、ロータ本体における、モータのロータ及びステータの間に形成される間隙に面する表面に設けられる。図１の場合には、薄板１０の外周１６は、ロータ本体におけるステータとの間隙に対向する間隙対向面を形成している。
【００３１】
ロータ本体を形成するために多数の薄板１０が接合された場合、浅いノッチ部２０は、その組合せにより、ロータ本体の長さ方向に沿って略軸方向に設けられる溝を形成する。好ましくは、浅いノッチ部２０は、この外周１６で不規則な角度の間隔で設けられる。
【００３２】
図１に示すように、各ノッチ部２０は、各スロット部１２の中心線２２から、例えば各々−１２．５°;  +１２．５°;  +７．５°;  +２．５°;−２．５°;及び−７．５°ずつオフセットさせることができる。当然ながら、前述した角度は、本発明の一実施形態の例として示されるものである。従って、通常の間隔を選んでも良い。これらのノッチ部の目的及び効果としては、図２を参照して以下に説明されるように、ロータ本体の間隙対向面に斜行する配置の斜行溝を形成することである。
【００３３】
図２は、本発明の第１の実施形態のロータアセンブリを形成するための６枚の薄板１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、１０−５、１０−６の一例を示す概略図である。
【００３４】
各薄板１０−１〜１０−６は、図１に示した薄板１０と同様の方法で形成されている。スロット部１２には、１から６まで番号が付与されている。対応する番号付けを図１の図面に見いだすことができる。さらに図２では、ロータ本体のコア材の磁化状況が、図面中にＮ（北）及びＳ（南）により示されている。
【００３５】
本発明のロータ本体を形成するために、磁極数、または磁極数の適切な倍数、または磁極数の分数に対応する多数の薄板が用いられる。ロータ本体を形成するために使用される各薄板は、同一である必要はない。しかし、当業者であれば理解できるように、本発明によるロータアセンブリの製造は、同一の薄板を使用することによって単純化することができる。
【００３６】
図２に示すように薄板１０−１〜１０−６は、２つの永久磁石用のスロット部１２の角度の隔たりに相応する角度により、各薄板はその隣接した薄板を考慮してシフトされて、一列になるように積み重ねられる。
【００３７】
したがって、前記薄板１０−１〜１０−６が他の薄板の上に積重ねられて接合され１つのロータ本体を形成する場合に、このロータ本体は、嵌挿される永久磁石を受け入れるために、ロータ本体の軸方向及びラジアル方向に通して位置合わせされたスロット部１２だけでなく、前記浅いノッチ部により形成される斜行する配置の斜行溝を備える。
【００３８】
このため、薄板１０−１〜１０−６のノッチ部は、完全に軸方向に位置合わせされて組み立てられるのではなく、永久磁石により発生される磁束の分布を制御するための所望の幅及び傾斜角度を有する前記斜行溝を形成するように、それらは部分的に重なって徐々にオフセットされる。
【００３９】
言い換えれば、薄板１０−１〜１０−６は、ロータ本体の外周に沿って略軸方向に斜行溝を形成するために軸方向に位置合わせされないノッチ部２０と、嵌挿される永久磁石を受け入れるために軸方向に位置合わせされるスロット部１２を与えるように設計され設けられる。
【００４０】
当業者であれば理解できるように、前述したものは、本発明の斜行溝を形成するための１例として示されるものである。例えば、嵌挿された永久磁石を有するロータ本体については、従来の方法により形成させて、そしてその後、例えば、フライス加工または他のタイプの機械加工によりロータ本体の間隙対向面上に斜行溝を形成させてもよい。
【００４１】
上記したように本実施形態によれば、モータのロータアセンブリおよびステータ間の間隙に面するように構成された略円筒形状の外周表面を有する略円筒形のロータ本体と、そのロータ本体に嵌挿される永久磁石とを備えるモータ用ロータアセンブリが提供される。ロータ本体の間隙対向面の溝は、前記永久磁石により発生された磁束の分布を制御するために形成される。
【００４２】
永久磁石嵌挿型ロータアセンブリでは、永久磁石は、例えばロータ本体中において嵌挿時横断面の長辺が略ラジアル方向に向くように配置される。本発明では、溝が、好ましくは少なくとも２個以上の永久磁石の外周側端面の近傍に設けられる。コギングトルクを効果的に減少させるためには、ロータ本体の軸方向の軸線に対して事前に決められた角度を有して、前記外周表面の長さ方向に沿って斜行する配置で形成される斜行溝が、ロータ本体における前記間隙対向面に形成されることが好ましい。
【００４３】
本実施形態は、永久磁石が嵌挿して配置される永久磁石型モータであって、ロータ表面上に溝を形成できれば、いかなるタイプのロータにも適用できる点に留意する必要がある。例えば、ロータに嵌挿される永久磁石の配置は、嵌挿時横断面の長辺がラジアル方向に向くように配置、または、多角形のロータの周線と略平行に向くように配置、または、そのような配置を組合せて用いることができる。
【００４４】
本実施形態では、例えばロータ本体は、好ましくは複数の円板形状の薄板により形成され、各薄板は、ロータ本体の間隙対向面に対応する間隙対向面を有するようにしてもよい。薄板の間隙対向面には、規則的または不規則な間隔で浅い（シャロウ）スロット部またはノッチ部が形成され、前記薄板は、浅いノッチ部が完全に軸方向に位置合わせされないように、他の薄板の上に積重ねられる。好ましくは、前記薄板は、前記不規則な間隔の浅いノッチ部により前記斜行溝を形成できるように積み重ねられる。
【００４５】
従来技術で嵌挿される永久磁石の配置では、モータのパラメータを制御するために、間隙の電磁誘導のラジアル方向の分布および磁束の集中、所謂各永久磁石の幅および各永久磁石の高さのような２自由度が与えられるのみであったが、本実施形態では、モータを制御するために更なるパラメータが与えられている。本実施形態によれば、モータを、ロータ本体の間隙対向面の斜行溝の幅、長さおよび形成角度の関数で制御することができる。溝の設計は、モータの設計に依存する。現時点における軸線に対する傾斜角またはシフト角度の好適な値は、１０度と６０度の間の値であり、より好ましくは２０度と４０度の間の値である。
【００４６】
本実施形態では、例えば永久磁石は、好ましくはロータ本体に設けられるスロット部に配置される。その本実施形態では、ロータ本体の外周において、各永久磁石の２極を連結するため、そして、考えられる機械的及び電磁的な損傷に対して永久磁石を保護するためのブリッジによってスロット部は閉じられる。しかし、これらのブリッジは、漂遊磁束の大部分を導いてしまう。したがって、ブリッジの厚さは、永久磁石の保護及び漂遊磁束の低減に関する双方の要求事項を満足するように、慎重に設計されていなければならない。
【００４７】
本実施形態では、ロータ本体の外周における２つの隣接した永久磁石間に凸形状または凹形状を有する。一般に、２つの隣接する磁石間に形成される磁極は、電磁誘導の分布を制御するために異なる形状、特に、異なる凸形状または凹形状を有することができる。
【００４８】
このように本実施形態では、ロータ本体の間隙対向面に溝を形成することによって、永久磁石により発生された磁束について、磁束の集中を制御し、ロータアセンブリから間隙を介してステータへ通過させることが可能となる。磁束の集中または磁束分布を制御することによって、コギングトルクを減少させることができる。従って、ロータ本体の間隙対向面の溝に適切な形状を選択することによってモータの動作を制御できる。
【００４９】
本体の外周における隣接する永久磁石間に凸形状または凹形状を有する本発明の実施形態では、その凸形状または凹形状を、電磁誘導のラジアル方向成分の分布を制御するための追加手段として用いることができる。
【００５０】
モータを制御するために前記斜行溝の幅、長さおよび形成角度の関数等の更なるパラメータを使用できる本実施形態では、従来技術による永久磁石等の配置のみよりも、磁束の集中および間隙における電磁誘導の分布の制御がより容易となる。本実施形態では、溝の寸法、形状および位置を最適化することによって、従来技術で使われていた各種斜行技術を必要としないでコギングトルクを減少させることができる。
【００５１】
本実施形態では、永久磁石を保護して、永久磁石を所定の場所に保持するための保持チューブの必要性がない。したがって、ロータとステータとの間隙の寸法を減少させることができるので、永久磁石からのエネルギーを、エネルギーロスがより少なくなるように、より効率的にステータへ伝えることができる。結果として、同等の条件下の別な方法で設計された表面の永久磁石と比較した場合、磁性材料の量を減少させることができる。
【００５２】
本実施形態では、前記溝がロータ本体の間隙対向面に形成されるので、そのような斜行溝が与えられることによって、追加の技術的または材料の出費を何ら伴わずに許容範囲内の値までコギングトルクを減少させることができる。ロータ本体の間隙対向面の溝は、適切に設計されて配置されるときには、モータ動作を最適化するために磁束の分布を十分に制御できる。
【００５３】
（第２の実施形態）
図３（ａ）、３（ｂ）、３（ｃ）及び３（ｄ）は、本発明の第２の実施形態のステータアセンブリを形成するためにステータ本体のポールの端面に面する間隙に斜行溝が設けられる形態を示す図である。
【００５４】
図３（ａ）、３（ｂ）及び３（ｃ）は、各々本発明によるステータ本体を形成するための各薄板３０−１、３０−２、３０−３を示す。各薄板は、ステータヨーク３２及び多数のステータポールまたは歯（以下、ステータポールと記載）３４を備えている。ステータポール３４における、モータのステータ及びロータ間に形成される間隙に面している端面には、上記したロータアセンブリの薄板１０に浅いノッチ部２０が形成されるのと類似した方法で、不規則または規則的な角度の間隔で浅い（シャロウ）スロット部またはノッチ部３６（以下、ノッチ部と記載）が形成される。
【００５５】
図３の実施形態において、ノッチ部は、各ステータポール３４を、各ステータポールの中心線に対する距離を増加させるように位置させることにより形成される。例えば、第１のノッチ部は１つのステータポール１の中央に形成する。第２のノッチ部は隣接するステータポール２の中心線から２．５°だけ偏った位置に形成する。第３のノッチ部は次に隣接するステータポール３の中心線から５°だけ偏った位置に形成する、以下同様に隣接するノッチ部を徐々に偏らせて形成する。また、ステータ薄板３０−１、３０−２、３０−３の枚数は、ステータアセンブリの設計者の経験に基づいて彼または彼女により決定されることができる。
【００５６】
図３（ｄ）は、複数のステータ薄板から形成されるステータアセンブリ３８の一例を示す図である。
【００５７】
本実施形態において、ステータアセンブリ３８は、ステータアセンブリ３８の略軸方向にステータポール４２の端面の長さ方向に沿って設けられる斜行溝４０を浅いノッチ部３６が形成するように、図２を参照して上記に説明されたように、互いに関連してシフトさせられた同一の薄板３０−１、３０−２、３０−３により形成されることができる。
【００５８】
斜行溝４０の長さ及び傾斜角度だけでなくノッチ部３６の幅を適切に選択することによって、特にコギングトルク効果を減少させるか消去するために、間隙中の磁束分布を制御できるようになる。
【００５９】
本実施形態によれば、上記した第１の実施形態と同様な本発明の概念に基づいて、モータ用ステータアセンブリが提供される。本発明のモータ用ステータアセンブリは、ステータヨークおよびステータポールを有する略円筒形状のステータ本体を含み、前記ステータポールは、モータのステータアセンブリおよびロータ間の間隙に面している端面を有する。ステータポールの端面には、モータの前記ステータ本体および前記ロータの間で発生された磁束の分布を制御するための溝が形成される。
【００６０】
本実施形態では第１の実施形態の発明と同様な概念により、ステータポールの前記端面には、ロータアセンブリに関して上記に説明されたように、ステータ本体の軸方向の軸線に対して事前に決められた角度を有して、前記端面の長さ方向に沿って斜行する配置で形成される斜行溝が形成される。
【００６１】
本実施形態では、例えばステータ本体は、好ましくは複数の積層された薄板から形成され、各々の薄板は、ラジアル方向の全周を囲んで形成されるステータヨーク部分および長辺がラジアル方向に向けて形成されるステータポール部分を含むようにしてもよい。薄板のステータポール部分の端面には、規則的または不規則な間隔で浅い（シャロウ）ノッチ部が形成され、前記薄板は、浅いノッチ部が完全に軸方向に位置合わせされないように、他の薄板の上に積重ねられる。好ましくは、前記薄板は、前記不規則な間隔のノッチ部により前記斜行溝を形成できるように積み重ねられる。
【００６２】
第１の実施形態で説明したものと同様に、本実施形態では、モータを制御するために従来技術よりも多くのパラメータが与えられ、モータを、ロータ本体またはステータポールの間隙対向面の斜行溝の幅、長さおよび形成角度の関数で制御することができる。溝の設計は、モータの設計に依存する。現時点における軸線に対する傾斜角またはシフト角度の好適な値は、１０度と６０度の間の値であり、より好ましくは２０度と４０度の間の値である。なお、本実施形態では、第１の実施形態で説明した凸形状または凹形状を、ステータ本体のステータポールに有する。
【００６３】
このように本実施形態では、前記溝がステータポールの端面に形成されるので、ステータポールの端面の溝は、その溝を適切に配置することによって、上記した第１の実施形態のロータ本体の間隙対向面における、コギングトルク効果を減らすか取り除くために空間の磁束分布を制御するための溝と同様な効果を有する。
【００６４】
ステータ本体のステータポールに凸形状または凹形状を有する本発明の実施形態では、その凸形状または凹形状を、電磁誘導のラジアル方向成分の分布を制御するための追加手段として用いることができる。
【００６５】
また、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、モータを制御するために前記斜行溝の幅、長さおよび形成角度の関数等の更なるパラメータを使用できる従来技術による永久磁石等の配置のみよりも、磁束の集中および間隙における電磁誘導の分布の制御がより容易となり、溝の寸法、形状および位置を最適化することによって、従来技術で使われていた各種斜行技術を必要としないでコギングトルクを減少させることができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態のモータの概略構成を示す断面図であり、さらにロータ本体及びステータから形成される磁気コアを通過する磁束を図示する。
【００６７】
図４に示されるロータ本体１１６において、嵌挿される永久磁石５０は、図１及び図２に示した実施形態とは異なるように配置される。ロータ本体１１６の外周表面上の溝は、第１の実施形態に示したものと同様にノッチ部によって形成されるため、以下では同様に符号２０で示すこととする。
【００６８】
図４は、ノッチ部２０が、ラジアル方向の磁束分布をいかに制御するか、特に、コギングトルクを減少させるためにいくつかのステータポール３４で磁束を集中（収束）させる効果をいかに発生させるかを示している。
【００６９】
当業者であれば理解できるように、ノッチ部２０のその幅、奥行及び傾斜角は変化させることができ、そして特に、ノッチ部２０はより広くするかまたはより狭くすることができ、取付け角は、適用業務の個別の需要に従うコギングトルクと電磁誘導に適合させるために変更できる。
【００７０】
第１および第２の実施形態で説明したものと同様に、本実施形態では、モータを制御するために従来技術よりも多くのパラメータが与えられ、モータを、ロータ本体またはステータポールの間隙対向面の斜行溝の幅、長さおよび形成角度の関数で制御することができる。溝の設計は、モータの設計に依存する。現時点における軸線に対する傾斜角またはシフト角度の好適な値は、１０度と６０度の間の値であり、より好ましくは２０度と４０度の間の値である。
【００７１】
このように本実施形態でも、上記した第１の実施形態あるいは第２の実施形態と同様に斜行溝の幅、長さおよび形成角度の関数で磁束の集中または磁束分布を制御することによって、コギングトルクを減少させることおよび上記第１の実施形態あるいは第２の実施形態に記載した他の効果を得ることができる。
【００７２】
本発明の各実施形態を単独またはそれらを組合せて実施する際には、上記した明細書、請求項及び図面に開示された特徴を関連させて用いることができる。
【００７３】
本発明では、概略を上述したステータアセンブリを備えるモータだけでなく、概略を上述したロータアセンブリを備える永久磁石型モータを提供することができる。
【００７４】
本発明のロータアセンブリおよびステータアセンブリの好ましい適用例としては、例えばブラシレス直流モータまたは永久磁石型同期モータである。そのようなモータは、ディスクドライブ用のスピンドルモータ、例えば操舵と制動システムのような自動車の電動モータによるパワーアシストシステム、電動工具およびその他多数の適用例のように広範囲の適用例で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明によるロータアセンブリを形成するための円板形状の薄板のサンプルについての概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明によるロータアセンブリを形成するために組み立てられる一連の薄板の概略構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、各々本発明によるステータアセンブリを形成するためのステータ薄板の３サンプルの概略構成を示す平面図であり、（ｄ）は、多数の積層されたステータ薄板により形成されるステータアセンブリの概略構成を示す平面図である。
【図４】本発明によるロータ及びステータを備えるモータアセンブリの概略構成および磁束分布を示す断面図である。
【図５】従来技術による永久磁石型モータの縦方向の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、１０−５、１０−６  （ロータの）薄板
１２  （ロータ薄板の）スロット部
１４  （ロータ薄板の）内部開口部
１６  （ロータ薄板の）外周
１８  ブリッジ
２０  （ロータ外周の）浅いスロット部またはノッチ部（により形成される溝）
２２  （スロット部の）中心線
３０−１、３０−２、３０−３  ステータ薄板
３２  ステータヨーク
３４  ステータポールまたは歯
３６  （ステータポールの）浅いスロット部またはノッチ部
３８  ステータアセンブリ
４０  （ステータポールの）斜行溝
４２  ステータポール
５０  嵌挿される永久磁石
１１０  シャフト
１１２  ヨーク
１１４  ハウジング
１１６  ロータアセンブリ
１１８  ステータアセンブリ
１２２  永久磁石
１２４  フランジ
１２６、１２８  ベアリング
１５５  金属薄板
１６０  巻線
【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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