(57)【要約】【課題】表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子に関し、減磁による特性変化を抑えるのと同時に、誘起電圧の歪みを抑え、低騒音、低振動化を図る。【解決手段】この発明に係るＤＣモータの回転子は、固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、直線を含む形状の溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、前記永久磁石の磁極境界付近の前記固定子に対向する表面に、直線を含む形状の溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、
２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）
としたことを特徴とするＤＣモータの回転子。
【請求項２】
前記溝を、直線を組合せた又は直線と円弧を組合せた形状としたことを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項３】
前記溝の形状を、台形としたことを特徴とする請求項２に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項４】
前記溝の形状を、扇形としたことを特徴とする請求項２に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項５】
前記溝の形状を、三角形としたことを特徴とする請求項２に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項６】
固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、前記永久磁石の磁極境界付近の前記固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、
２００°／ｎ＜θ＜２３５°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）
としたことを特徴とするＤＣモータの回転子。
【請求項７】
固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、前記永久磁石の磁極境界付近の前記固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、
２４５°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）
としたことを特徴とするＤＣモータの回転子。
【請求項８】
前記溝の端部を回転子外周面と緩やかにつながるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項６又は請求項７に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項９】
固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、前記永久磁石の磁極境界付近の前記固定子に対向する表面に、端部が回転子外周面と緩やかにつながる溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、
２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）
としたことを特徴とするＤＣモータの回転子。
【請求項１０】
前記溝を少なくとも固定子の全長にわたって形成したことを特徴とする請求項１又は請求項６又は請求項７又は請求項９に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項１１】
前記溝の深さを前記永久磁石のラジアル方向の厚さの１０〜２０％としたことを特徴とする請求項１又は請求項６又は請求項７又は請求項９に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項１２】
表面に配置される永久磁石が、異方性のプラスチックマグネットあるいは焼結マグネットであり、極異方性の配向がなされることを特徴とする請求項１又は請求項６又は請求項７又は請求項９に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項１３】
固定子のスロット数と回転子の磁極数の比が３：２であることを特徴とする請求項１又は請求項６又は請求項７又は請求項９に記載のＤＣモータの回転子。
【請求項１４】
集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、前記固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、前記永久磁石の磁極境界付近の前記固定子に対向する表面に、直線を含む形状の溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、
２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）
としたことを特徴とするＤＣモータ。
【請求項１５】
集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、前記固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、前記永久磁石の磁極境界付近の前記固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、
２００°／ｎ＜θ＜２３５°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）
としたことを特徴とするＤＣモータ。
【請求項１６】
集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、前記固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、前記永久磁石の磁極境界付近の前記固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、
２４５°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）
としたことを特徴とするＤＣモータ。
【請求項１７】
集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、前記固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、前記永久磁石の磁極境界付近の前記固定子に対向する表面に、端部が回転子外周面と緩やかにつながる溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、
２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）
としたことを特徴とするＤＣモータ。
【請求項１８】
表面に配置される永久磁石が、異方性のプラスチックマグネットあるいは焼結マグネットであり、極異方性の配向がなされることを特徴とする請求項１４〜１７の何れかに記載のＤＣモータ。
【請求項１９】
固定子のスロット数と回転子の磁極数の比が３：２であることを特徴とする請求項１４〜１７の何れかに記載のＤＣモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転子に永久磁石を用いるＤＣモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各ティースに集中的に巻線を巻くいわゆる「集中巻き」の固定子をＤＣモータに用いる場合、コギングトルクの低減や、出力トルクの向上を図るため、スロットの開口部を小さくすることが多く、スロット開口部で固定子側から発生する磁束が集中しやすい。このため、表面に永久磁石を配置する構造の回転子の場合、永久磁石の表面が固定子側より発生する磁束により不可逆減磁が発生しやすい。特に回転子の永久磁石に、極異方性の配向を用いた場合、磁極の境界付近の磁路長が短いため、磁石表面の不可逆減磁が発生すると、回転子の磁束量が大きく減少し、電動機の特性が変化する。使用中に電動機特性が変化すると、制御性に影響を及ぼす可能性がある。
【０００３】
このため、モータ特性の変化を抑えるため、図１４に示すように回転子磁極間に溝９を配置し、永久磁石と固定子との距離をとることで、永久磁石の不可逆減磁を防止する形状をとる場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合、単純に長方形の溝を設定してしまうと、回転子表面の磁束密度の分布が磁極付近で急に変化するため、ＤＣモータの誘起電圧に歪みを生じさせ、振動、騒音の悪化を生じさせる原因となる。
【０００５】
これに対して、図１２に示す特開平１１−２３４９３号公報あるいは図１３に示す特開平６−２１７４７８号公報のように、回転子と固定子との間のギャップを緩やかに変化させるような曲面を回転子の表面の磁石に持たせることで、誘起電圧の歪みを少なくする方法もある。しかし、その反面、回転子最外周の寸法と一致する部分が磁極中央部に１点のみとなり、外径の寸法を正確に計測が難しくなるなど、生産する上で、回転子の寸法管理が困難となる。
【０００６】
また、極異方性の配向を持ったリングマグネットをもった回転子の場合、回転子表面の磁束密度分布は、リングマグネット内の磁石の配向の仕方によって変化する。これは、成形金型内に設定される配向用の磁場によりほとんどは決定されるが、成形の条件（圧力や温度）等によっても異なることも多く、安定した特性のリングマグネットを得るためには、こうした条件を厳しく管理する必要がある。
【０００７】
また、特開平１１−２１５７４９号公報にアウターロータ型電動機で、永久磁石の磁極間付近に円弧状の凹部を一磁極幅の約２／３程度設けたものが開示されているが、これはコギングトルクが正弦波となるようにして静音化を図ったものである。しかし、円弧状の凹部の端部がエッジとなっているため、固定子の誘起電圧に歪が発生する。また、磁極間付近に円弧状の凹部を設けることにより、永久磁石の不可逆減磁を抑制する点、インナーロータ型電動機への適用については言及していない。
【０００８】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされるものであり、永久磁石を表面に配置する回転子の減磁特性を向上させながら、誘起電圧の歪みを抑えることを目的とする。
さらに、生産時の寸法の管理が容易に行えることを目的とする。
また、永久磁石成形時の成形条件によらず安定した特性の永久磁石回転子を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＤＣモータの回転子は、固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、直線を含む形状の溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、溝を直線を組合せた又は直線と円弧を組合せた形状としたことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、溝の形状を台形としたことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、溝の形状を扇形としたことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、溝の形状を三角形としたことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２３５°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２４５°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。
【００１６】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、溝の端部を回転子外周面と緩やかにつながるようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、端部が回転子外周面と緩やかにつながる溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。
【００１８】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、溝を少なくとも固定子の全長にわたって形成したことを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、溝の深さを永久磁石のラジアル方向の厚さの１０〜２０％としたことを特徴とする。
【００２０】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、表面に配置される永久磁石が、異方性のプラスチックマグネットあるいは焼結マグネットであり、極異方性の配向がなされることを特徴とする。
【００２１】
また、この発明に係るＤＣモータの回転子は、固定子のスロット数と回転子の磁極数の比が３：２であることを特徴とする。
【００２２】
この発明に係るＤＣモータは、集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、直線を含む形状の溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。
【００２３】
また、この発明に係るＤＣモータは、集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２３５°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。
【００２４】
また、この発明に係るＤＣモータは、集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２４５°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。
【００２５】
また、この発明に係るＤＣモータは、集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、端部が回転子外周面と緩やかにつながる溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことを特徴とする。
【００２６】
また、この発明に係るＤＣモータは、表面に配置される永久磁石が、異方性のプラスチックマグネットあるいは焼結マグネットであり、極異方性の配向がなされることを特徴とする。
【００２７】
また、この発明に係るＤＣモータは、固定子のスロット数と回転子の磁極数の比が３：２であることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜１１は実施の形態１を示す図で、図１はＤＣモータの断面図、図２はＤＣモータの回転子の断面図、図３は回転子の台形状の溝を示す断面図、図４は回転子の扇形状の溝を示す断面図、図５は回転子の三角状の溝を示す断面図、図６は長方形の溝をもった回転子の表面磁束密度分布を示すグラフ、図７は長方形溝をもった回転子を用いたＤＣモータの誘起電圧を示すグラフ、図８は溝の幅θを３０°とした回転子を用いたＤＣモータの誘起電圧を示すグラフ、図９は溝の幅θを３５°とした回転子を用いたＤＣモータの誘起電圧を示すグラフ、図１０は長方形溝をもった回転子を用いたＤＣモータの誘起電圧の高調波解析結果を示すグラフ、図１１は誘起電圧の高調波成分を比較したグラフである。
【００２９】
固定子５は、巻線を挿入するスロット１を１２個有し、ティース２のそれぞれに集中的に巻線を巻回している。また、回転子４には、異方性フェライトプラスチックマグネットを用いており、回転子表面に極配向を用いて、異なる磁極が交互に配置した８極の磁極を構成している。固定子５のスロットの数と回転子４の磁極数の比率は、３：２となっている。このような固定子５に集中巻きの巻線方式を持つＤＣモータの場合、出力トルクの向上と、コギングトルクの低減を狙って、スロット開口部３を狭く取ることが多い。
【００３０】
回転子４より発生する磁束は、固定子５のティース２を介して巻線に鎖交し、ここに外部より回転子４の磁極位置に応じた電流を流すことでＤＣモータを回転させるトルクを発生する。回転子４の磁束分布、言い換えると回転子４の回転に応じてティース２を介して巻線に鎖交する磁束の変化にともない巻線に発生する誘起電圧、および固定子巻線に流れる電流に高調波成分を含んだ歪みが生じていると、発生するトルクにおいてリップルとなって現れるため、これが加振力となり、ＤＣモータの騒音、振動が発生する。
【００３１】
図２に示すように、磁極の間に回転子の最大外径８よりも内径側に向かって溝６が形成されている。この溝６は、軸方向に対して少なくとも、固定子５と対向する部分においては、全長にわたって存在しており、また、全周にわたって全磁極間に存在している。この溝６の深さは、回転子のマグネットの厚みに対して、概ね１０〜２０％程度の寸法としており、溝を浅くすることでマグネットの磁力が十分に得られる様になるものの、固定子側からの逆磁界の影響を受けやすくなり、減磁が発生しやすい。逆に溝を深くすると、特に極異方性磁石の場合には、磁極の境目において磁路が狭くなるため、マグネットの磁力が低下する。
【００３２】
図３〜５は、回転子の一部分で１磁極対に相当する部分を示したものであり、それぞれの溝形状の例を示している。図３は、溝を台形形状とした例である。磁極間の中央に溝６があり、溝６の中心は、回転子外径より内径側に平面を有する。その両端は、同様の平面で、回転子外周面と緩やかにつながっている。溝６の形状は、上底を回転子４の内径側に向けた台形の形状をとっている。
【００３３】
図４は、溝の形状を扇形とした例である。溝６の中央部は、回転子外周より小さい径の円弧で構成され、その両端を平面で回転子外周面と緩やかにつながっている。
【００３４】
図５は、溝の形状を三角形とした例である。溝６の中央より外周に向けて平面でつながった形状としている。
【００３５】
例えば、図１４のように、磁極間の溝９を長方形とした場合と、および溝を設けない場合の回転子表面磁束の分布を図６に示す。実線で示した波形が溝を設けた場合の磁束分布であり、溝の幅は１０°としたものである。破線は、溝の無い場合の磁束分布を示したものである。グラフの横軸は、一つの磁極間を基準にして回転子の角度（位置）を示し、縦軸は、回転子角度におけるラジアル方向の磁束密度を示す。両波形とも、磁極の中心付近で最も磁束密度が高い正弦波状の分布となっているが、溝を有する回転子の場合、溝の存在する付近で乱れている。このため、固定子ティースを介して巻線に鎖交する磁束の変化にも乱れが生じ、回転子が回転することで巻線に発生する誘起電圧は、図７に示すように電圧ピークの前後に大きな歪みを持った波形となる。図７において、横軸は回転子の回転角度、縦軸は巻線に発生する誘起電圧を示している。
【００３６】
図７の誘起電圧波形に対して、高調波成分を分析した結果を図１０に示す。ＤＣモータの巻線に発生する誘起電圧は、回転数Ｎ［Ｈｚ］に対して、ｎ／２・Ｎ［Ｈｚ］（ｎは磁極数）の正弦波となるが、これに歪みが生じている場合には、この正弦波の周波数の整数倍の周波数成分が含まれるようになる。図１０においては、基本となる周波数ｎ／２・Ｎ［Ｈｚ］を１次の周波数として、この整数倍の周波数の成分を高調波としており、横軸に高調波の次数、縦軸に各周波数成分をｄＢで表記している。図１４の回転子を用いた場合の誘起電圧は、５次（基本周波数の５倍）と７次（同７倍）の周波数成分を最も多く含んでいる。
【００３７】
ＤＣモータのトルクは、誘起電圧と電流の積で発生するため、誘起電圧の５次、７次と電流の１次成分の積により、６倍（５次＋１次および７次−１次）の周波数のトルクリップルが発生する。このトルクリップルの周波数とモータ固有振動数が一致すると、モータから振動、騒音が大きく発生する。
【００３８】
これに対して、回転子磁極間に設けた溝の幅θを拡大すると、図８、図９に示すように誘起電圧の歪みは見られなくなってくる。溝の幅θと、前述の５次、７次の高調波成分との関係を見ると、図１１のようになる。溝の幅θを横軸に、高調波成分を縦軸に取ると、θが２５°を超えた付近から、高調波成分が大きく減少していることがわかる。２５°〜３０°の範囲では、５次、７次成分共に大きく減少し、３０〜３５°付近で７次成分は最も小さくなる。
【００３９】
５次、７次を合わせてみると、溝の幅θを概ね２５°〜３５°の範囲とすることで、高調波成分を少なくすることができ、歪みの少ない誘起電圧が得られるようになる。これは、磁極数と関連して表記すると、２００／８°〜２８０／８°となり、磁極数をｎとしたときに、誘起電圧波形の歪みが少なくなる溝の幅θが２００°／ｎ〜２８０°／ｎであることを示している。
【００４０】
５次、７次成分共に平均的に少なくしたい場合は、溝の幅θを２００°／ｎ〜２４０°／ｎ、もしくは２００°／ｎ〜２３５°／ｎとする。
また、７次成分を特に少なくしたい場合は、溝の幅θを２４０°／ｎ〜２８０°／ｎとする。２４５°／ｎ〜２８０°／ｎとすれば、さらに７次成分を少なくできる。
【００４１】
回転子４の磁極間に溝６を設けることで、固定子側から発生する逆磁界による永久磁石の不可逆減磁の影響を抑えることができると同時に、トルクリップルが低く抑えられるようになるため、ＤＣモータの低騒音、低振動化が図れる。
【００４２】
溝６の幅θを３５°としたとき、回転子４の最外周と一致する最大外径８の部分は、各磁極の中央に１０°づつ残されているため、回転子４の外径寸法の管理には、この円弧部分を用いて容易に行うことができる。
【００４３】
また、溝６の大きさの管理に関しても、溝６の形状が直線を含むものであるため、容易に行える。
【００４４】
また、磁束密度分布を、永久磁石の形状、固定子５とのギャップを定めるため、特に極配向されたマグネットの場合には、成形時の圧力、温度等の条件により変動するマグネット内部の配向のばらつきを吸収して、安定した製品の生産が可能となる。
【００４５】
本実施の形態では、固定子５に１２個のティースと、回転子４に８個の磁極数を組み合わせており、それぞれ１ティース、１磁極あたりの機械的な角度は、１ティースは３０°、１磁極は４５°である。１磁極の角度に対して、１ティースの角度が２／３しかないため、回転子表面の磁束分布の歪みがティースを介して巻線に鎖交する磁束の変化に影響を与えやすく、回転子表面の磁束分布の歪みが大きいと、巻線に鎖交する磁束の変化が乱れ、巻線に発生する誘起電圧に歪みが発生しやすい。このため、本実施の形態に示す様な回転子形状を取ることによる、誘起電圧の歪み低減の効果は大きい。
【００４６】
本発明によるＤＣモータの回転子の形状は、回転子表面の磁束分布の変化を緩やかにすることで固定子巻線に発生する誘起電圧波形の歪みを少なくするためのものであるため、本実施の形態における、スロット数と磁極数の組合せが３：２となるＤＣモータにおいて、その効果を最も良く得られるものであるが、他のスロット数と磁極数の組合せにおいても、効果に差があるものの、同様の効果が得られるものである。
【００４７】
上述の実施の形態では、溝６の形状が直線を含むもので、台形、扇形、三角形等としたが、これらに限定されない。
【００４８】
また、上述の実施の形態では、インナーロータ型ＤＣモータを用いて説明したが、アウターロータ型ＤＣモータにも適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係るＤＣモータの回転子は、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、直線を含む形状の溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止でき、ＤＣモータの品質向上が図れる。また同時に、誘起電圧の歪みを少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。また、磁極中心部分に回転子外周と一致した円弧部分を多く残し、かつ、磁極間の溝に直線部分を持つことで、寸法の管理が容易になる。
【００５０】
また、この発明の請求項２に係るＤＣモータの回転子は、溝を直線を組合せた又は直線と円弧を組合せた形状としたことにより、寸法の管理が容易になる。
【００５１】
また、この発明の請求項３に係るＤＣモータの回転子は、溝の形状を台形としたことにより、寸法の管理が容易になる。
【００５２】
また、この発明の請求項４に係るＤＣモータの回転子は、溝の形状を扇形としたことにより、寸法の管理が容易になる。
【００５３】
また、この発明の請求項５に係るＤＣモータの回転子は、溝の形状を三角形としたことにより、寸法の管理が容易になる。
【００５４】
また、この発明の請求項６に係るＤＣモータの回転子は、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２３５°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止でき、ＤＣモータの品質向上が図れる。また同時に、誘起電圧の５次、７次成分の歪みを平均的に少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。
【００５５】
また、この発明の請求項７に係るＤＣモータの回転子は、固定子に対向する表面に永久磁石を配置するＤＣモータの回転子において、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２４５°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止でき、ＤＣモータの品質向上が図れる。また同時に、誘起電圧の特に７次成分の歪みを少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。
【００５６】
また、この発明の請求項８に係るＤＣモータの回転子は、溝の端部を回転子外周面と緩やかにつながるようにしたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止できると共に、誘起電圧の歪みを少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。
【００５７】
また、この発明の請求項９に係るＤＣモータの回転子は、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、端部が回転子外周面と緩やかにつながる溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止でき、ＤＣモータの品質向上が図れる。また同時に、誘起電圧の歪みを少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。また、磁極中心部分に回転子外周と一致した円弧部分を多く残したことで、寸法の管理が容易になる。
【００５８】
また、この発明の請求項１０に係るＤＣモータの回転子は、溝を少なくとも固定子の全長にわたって形成したことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止できると共に、誘起電圧の歪みを少なく抑えられる。
【００５９】
また、この発明の請求項１１に係るＤＣモータの回転子は、溝の深さを永久磁石のラジアル方向の厚さの１０〜２０％としたことにより、減磁を抑制すると共に、磁力の低下を抑制する。
【００６０】
また、この発明の請求項１２に係るＤＣモータの回転子は、プラスチックマグネットあるいは焼結マグネットであり、極異方性の配向がなされる永久磁石を表面に配置する回転子に対して、本発明の永久磁石の磁極境界付近の溝形状を適用することにより、安定した製品の生産が可能となる。
【００６１】
また、この発明の請求項１３に係るＤＣモータの回転子は、固定子のスロット数と回転子の磁極数の比が３：２であるＤＣモータに、本発明の永久磁石の磁極境界付近の溝形状を適用することにより、固定子巻線に発生する誘起電圧波形の歪を少なくする効果が大きい。
【００６２】
この発明の請求項１４に係るＤＣモータは、集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、直線を含む形状の溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止でき、ＤＣモータの品質向上が図れる。また同時に、誘起電圧の歪みを少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。また、磁極中心部分に回転子外周と一致した円弧部分を多く残し、かつ、磁極間の溝に直線部分を持つことで、寸法の管理が容易になる。
【００６３】
また、この発明の請求項１５に係るＤＣモータは、集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２３５°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止でき、ＤＣモータの品質向上が図れる。また同時に、誘起電圧の５次、７次成分の歪みを平均的に少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。
【００６４】
また、この発明の請求項１６に係るＤＣモータは、集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２４５°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止でき、ＤＣモータの品質向上が図れる。また同時に、誘起電圧の特に７次成分の歪みを少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。
【００６５】
また、この発明の請求項１７に係るＤＣモータは、集中巻き方式のもので、スロット開口部を小さくした固定子と、固定子に対向する表面に永久磁石を配置した回転子とを有するＤＣモータにおいて、永久磁石の磁極境界付近の固定子に対向する表面に、端部が回転子外周面と緩やかにつながる溝を軸方向に形成し、この溝の周方向幅の角度θを、２００°／ｎ＜θ＜２８０°／ｎ（ｎは回転子の磁極数）としたことにより、固定子の発生する逆磁界による回転子永久磁石の減磁が防止でき、ＤＣモータの品質向上が図れる。また同時に、誘起電圧の歪みを少なく抑えられるため、低騒音・低振動化が図れる。また、磁極中心部分に回転子外周と一致した円弧部分を多く残したことで、寸法の管理が容易になる。
【００６６】
また、この発明の請求項１８に係るＤＣモータは、プラスチックマグネットあるいは焼結マグネットであり、極異方性の配向がなされる永久磁石を表面に配置する回転子に対して、本発明の永久磁石の磁極境界付近の溝形状を適用することにより、安定した製品の生産が可能となる。
【００６７】
また、この発明の請求項１９に係るＤＣモータは、固定子のスロット数と回転子の磁極数の比が３：２であるＤＣモータに、本発明の永久磁石の磁極境界付近の溝形状を適用することにより、固定子巻線に発生する誘起電圧波形の歪を少なくする効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示す図で、ＤＣモータの断面図である
【図２】実施の形態１を示す図で、ＤＣモータの回転子の断面図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、回転子の台形状の溝を示す断面図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、回転子の扇形状の溝を示す断面図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、回転子の三角状の溝を示す断面図である。
【図６】長方形の溝をもった回転子の表面磁束密度分布を示すグラフである。
【図７】長方形溝をもった回転子を用いたＤＣモータの誘起電圧を示すグラフである。
【図８】溝の幅θを３０°とした回転子を用いたＤＣモータの誘起電圧を示すグラフである。
【図９】溝の幅θを３５°とした回転子を用いたＤＣモータの誘起電圧を示すグラフである。
【図１０】長方形溝をもった回転子を用いたＤＣモータの誘起電圧の高調波解析結果を示すグラフである。
【図１１】誘起電圧の高調波成分を比較したグラフである。
【図１２】従来の技術を示すＤＣモータの回転子の斜視図である。
【図１３】従来の技術を示すＤＣモータの断面図である。
【図１４】従来の技術を示すＤＣモータの回転子の断面図である。
【符号の説明】
１　スロット、２　ティース、３　スロット開口部、４　回転子、５　固定子、６　溝、８　最大外径。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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