(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ磁束密度の１対のマグネットを一方のＮ極と他方のＳ極が同じ側を向くように組み合わせ、２対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて配置することを特徴とする回転機。
【請求項２】
中心を向く側が互いに異なる磁極となるように設ける所定磁束密度の第１マグネットと第２マグネットを１対とし、２対以上の任意対数のマグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて配置することを特徴とする請求項１記載の回転機。
【請求項３】
同じ磁束密度のＮ極マグネットとＳ極マグネットを１対として、２対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記回転軸を前記軸受の１部に偏って接触するように偏らせる方向のモータフレームに磁束密度が同じで大きいＮ極マグネットとＳ極マグネットの１対を設け、前記Ｎ極マグネットの磁束密度の合計と前記Ｓ極マグネットの磁束密度の合計の絶対値を同じ値になるようにしたことを特徴とする請求項１記載の回転機。
【請求項４】
前記マグネット対は、少なくとも１対の磁束密度の値が他の対の磁束密度の値より大きくなるように、半径方向の厚みが一定で円弧長が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の回転機。
【請求項５】
前記マグネット対は、少なくとも１対の磁束密度の値が他の対の磁束密度の値より大きくなるように、半径方向の厚みが一定で円周方向の着磁幅が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の回転機。
【請求項６】
前記マグネットは、モータフレームの内側に設け、前記回転軸は、回転体に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の回転機。
【請求項７】
前記回転体は、突極にコイルを設けたアマチュアコアを前記回転軸に設けた構成としたことを特徴とする請求項６記載の回転機。
【請求項８】
前記回転体は、アマチュア巻線成形体と、その内側に接してそれと一体に回転する可動バックヨークが設けられていることを特徴とする請求項６記載の回転機。
【請求項９】
前記モータフレームは、その断面が２（ｎ＋１）角形に形成され、２（ｎ＋１）角形の各辺の一部を残しながら角部を内側に押し潰した形状の筒状部を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載の回転機。但しｎは１以上の正の整数とする。
【請求項１０】
前記マグネットは、前記回転軸を駆動するための界磁マグネットを構成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の回転機。
【請求項１１】
前記マグネットは、前記回転軸と連結されたカップ状のロータヨークの円筒部の内側に設け、前記回転軸、前記ロータヨークとともに、ロータを構成することを特徴とする請求項１又は２記載の回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機等の回転機に関し、特にアマチュアコアの回転に伴って軸と軸受との間に発生する回転軸のがたつきによる騒音や、首を振りながら回る振れ回りを抑制することができるモータや発電機等の回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機のうち、モータを例にすると、一般的なモータにおいては、軸受と軸との焼き付けを防止するために、軸受と軸の間に適度のクリアランスが設けてある。このように軸受と軸の間にクリアランスを設けると、アマチュアコアが界磁マグネットの磁気吸引力により上記クリアランスの範囲内で振動し、軸が軸受に衝突して騒音が発生する。また、軸が首を振りながら回る振れ回りを起こす。
【０００３】
このような騒音や振れ回りを防止するために、既に提案がいくつかなされている（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
そのうちの特許文献１（実開平０１−１１３５５８号公報）の例は、２極鉄芯入りモータにおいて、Ｎ極とＳ極の磁束密度を変えて磁力の間に差がつくように構成し、一方のマグネット側へアマチュアコアを引き付け、そのアマチュアコアと一体の軸を軸受の一方側に引き付け、軸と軸受の間に所定のクリアランスがあっても、軸ががたつくことを防止し、騒音を軽減する小型モータである。
【０００５】
アマチュアコアを一方向へ引き付ける態様としては、アマチュアコアの軸方向の両端を同一のマグネットに引き付け、軸受で支持される軸の両側を同一方向に引き付ける場合と、アマチュアコアの軸方向の両側を互いに別のマグネットに引き付け、軸の両側を互いに逆方向に軸受に引き付ける場合とがある。
【０００６】
磁束密度を変えて磁力に差を設ける手段としては、孔、切欠、くぼみ等を形成した断面Ｃ型の複数のマグネットにより、アマチュアコアとマグネットとの間のギャップ差を不均一にし、或いは、断面Ｃ型の複数のマグネットの間隔を不均一に配置する手段がある。
【０００７】
特許文献２（実開昭６２−１１５７６５号公報）の例は、２磁極３突極タイプのモータにおいて、Ｎ極とＳ極の磁力の間に差がつくように構成し、一方のマグネット側へアマチュアコアを引き付け、そのアマチュアコアと一体の軸を軸受の一方側に引き付け、軸と軸受の間に所定のクリアランスがあっても、軸ががたつくことを防止し、騒音を軽減する小型モータである。
【０００８】
磁力に差を設ける手段としては、回転軸の位置を一方の固定子側にずらしたり、両固定子の半径方向の厚みを異ならせたり、両固定子の円周上の配置位置を均等の位置からずらし、回転子に加わる固定子からの磁力の向きを一方向に偏倚させたり、両固定子自体の磁力に差を設けたりして、両固定子と回転子の間のギャップを異ならせ磁力の差を形成する手段をとる。
【０００９】
特許文献３（実開平０６−０６０２６９号公報）の例は、アマチュアコアが固定された回転軸の両端を軸受で回転自在に支持してなる小型モータにおいて、アマチュアコアと対向するマグネットの着磁パターンを、アマチュアコアの回転駆動に寄与する部分の磁力のバランスがとれるように、一方、アマチュアコアの吸引に寄与する部分の磁力がアンバランスで回転軸を軸受内の一定方向に偏倚させるように形成した。
【００１０】
具体的には、マグネットにはＳ極の主磁極とＮ極の主磁極が周方向に同一幅で設けられ、これらの主磁極間には無着磁部が設けられている。ただし、Ｓ極の主磁極の両側の無着磁部には主磁極に隣接して補助磁極部が設けられている。補助磁極部は、Ｓ極の着磁部とＮ極の着磁部とからなり、これら着磁部は上記アマチュアコアの磁気中心線に対し線対称に設けられ、残りの部分は無着磁部となっている。これにより、一つ一つの補助磁極部におけるＳ極の着磁部とＮ極の着磁部とで磁力が互いに打ち消しあうため、アマチュアコアの回転駆動に寄与する磁力は主磁極の磁力でバランスがとれる。
【００１１】
また、補助磁極部の二つの着磁部の磁力はアマチュアコアに対しては吸引力として作用するとともに、上記二つの補助着磁部のパターンは回転方向にアンバランスに配置されているため、二つの補助着磁部によるアマチュアコアの吸引力を合成した吸引力は、回転軸を軸受内の一定方向に偏倚させる。
【特許文献１】実開平０１−１１３５５８号公報
【特許文献２】実開昭６２−１１５７６５号公報
【特許文献３】実開平０６−０６０２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１および２は、２極３スロットのモータ構造が基になっている技術で、構造的にマグネット磁極Ｎ、Ｓに磁力のアンバランスをマグネット形状、マグネットとコアのエアーギャップを変えることで（ＮＳマグネットの内径曲率を変える、マグネット磁気中心を対称位置にしない、ＮＳマグネット開放角をかえる等）、Ｎ極、Ｓ極とコアに磁力差を設け、回転軸に側圧を加える構成になっている。
【００１３】
しかし、２極３スロットの構成で、回転軸に側圧を与えるために磁力のアンバランスを作り、磁力差で回転軸に側圧を与えると、例えば、ＢＥＭＦ（逆起電圧波形）、即ち、発電機の要領を応用するように、アマチュア組立（着磁されたマグネットを組込んだ状態）を外部駆動で回転させ、そのアマチュア組立の中にコアの１スロットにコイルを巻いたものを挿入し、コイルの巻始めと巻終わりから出力（発電波形）を取ると、磁力にアンバランスをもうけた分だけ磁力にアンバランスを設けなかったものに比べ発電波形に大きな差が出る。
【００１４】
同じように、マグネットのコイル（コアに巻回したコイル）に作用するトータルフラックスとしても大きな差が生じる。このように、発電波形の出力に差が出ると、コギングトルクの悪化、トルクリップルの悪化という問題が発生しトルクリップルが悪化することで、回転ムラが生じ、スピンドル系のモータでは使い勝手が悪＜なる。また、フィード用モータ（ディスク記憶装置のヘッドを動かすモータ）ではコギングトルクにムラ（大小）ができると停止制御がし難く、制御性が悪くなる。
【００１５】
また、特許文献３（実開平６−６０２６９号公報）は、上記２点の問題点を解決する手段として、モータ駆動のメインとなる磁気部は同じ磁力となるように配置し、磁極の切り替わる部分（モータ駆動には影響の少ない部分）に更に、細かく着磁（Ｎ極．Ｓ極、無着磁部）し、この部分の磁力で側圧を加える構成になっている。
この構成の場合、着磁工程が複雑となる。また、着磁ヨークは、内着で着磁するか、マグネット単品で着磁するしか手段は無く、小型モータには不向きな着磁構成になる。
【００１６】
以上述べた特許文献１〜３は、２極３スロットのため、磁極のＮ極とＳ極の間の間隔はかなり広く、これら磁極だけで軸に一定の側圧を加え続けることは難しい。このため、軸の両端部にそれぞれ別々の側圧を加える例が多い。磁極がリング状に形成される場合も、
同じようにＮ極とＳ極の間の間隔はかなり広くなり、同じことが云える。このことは、２極の場合には、軸に一定の側圧を加えることが難しいことを示す。
【００１７】
また、２極のため、トルクを発生させるための磁束密度特性が変動しやすく、コギングトルク等の回転ムラを発生する。
【００１８】
本発明の目的は、アマチュアコアを設けた回転軸を軸受で回転自在に支持してなる回転機において、アマチュアコアと対向するマグネットの着磁パターンを、アマチュアコアの回転駆動に寄与する部分の磁力のバランスがとれ、しかも、アマチュアコアの吸引に寄与する部分の磁力がアンバランスで回転軸を軸受の一定方向に偏って接触させるようにした回転機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の回転機は、同じ磁束密度の１対のマグネット（永久磁石）を一方（例えば、第１マグネット）のＮ極と他方（例えば、第２マグネット）のＳ極が同じ側を向くように組み合わせ、２対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて設けること（側圧機構を構成する）を特徴とする。その際、すべてのマグネットは均等な開き角度位置に配置される。磁束密度の値が前記大きいものに比べて小さいマグネット対は、前記大きいものを設けた残りの開き角度位置に配置する。
【００２０】
所定の開き角度で配置したマグネットに対し、アマチュアを前記マグネットの内側で回転させることも、外側で回転させることもできる。
【００２１】
特に、中心を向く側が互いに異なる磁極となるように設ける所定磁束密度の第１マグネットと第２マグネットを１対とし、２対以上の任意対数のマグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置する。前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べ大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて設けることを特徴とする。
【００２２】
上記マグネットは回転軸の回転駆動と回転軸への側圧発生のための両方に兼用される。
【００２３】
前記回転機は、モータ（電動機）、発電機（ジェネレータ）等の永久磁石を組み込んで回転軸を回転させる機器を対象とする。
【００２４】
磁束密度の値は少なくとも２段階に設定されていれば良く、３段階以上に設定することもできる。
【００２５】
各マグネット（永久磁石）は例えば厚み方向にＮＳ又はＳＮ（磁極の向きが逆）と着磁されたものからなり、所定の作用を説明する場合には直接関係する片側の磁極名を用いて、例えばＮ極マグネット又はＳ極（磁極の向きが逆）マグネットと表示する。
固定子に対する回転子は、インナーロータ型でもアウターロータ型でもできる。マグネットは可動側又は固定側のいずれにも設けることができる。例えば、前記マグネットは前記回転軸に連結されたアマチュアを駆動するための界磁マグネットを構成すること、又は、前記回転軸と連結されたロータを構成することができる。
【００２６】
固着手段は振動に強い溶接手段、例えばスポット溶接、レーザ溶接等を用いる。
【００２７】
界磁マグネット（永久磁石）は、２対以上の任意の対数のマグネットを、軸中心におけ
る開き角を同じにし、円周上に均等に配置する。
【００２８】
本発明の側圧機構は、マグネットを単位体積あたり同じ強さで磁化したインナーロータ型の場合、モータや発電機等の回転機を対象とし、巻線コア（アマチュア巻線成形体）又はコイルを有するアマチュアコアを設けた回転軸と、前記回転軸を軸支する軸受と、前記巻線コア又はアマチュアコアに対向して円周上の等しい開き角度位置に配置されたＮ極マグネットとＳ極マグネットを１対として２対以上の対数のマグネット（永久磁石）を設けたモータフレームとを備えた回転機であって、Ｎ極とＳ極の対毎に、マグネットにおける巻線コア又はアマチュアコアの外周面に対向する面（回転軸方向の長さが同じ場合には円弧長）の大きさを変えて、アマチュアコアに作用する磁気吸引力を、回転軸まわりの所定の半径方向に働くように構成する。
【００２９】
また、マグネットにおける巻線コア又はアマチュアコアの外周面に対向する面を同じにして、マグネットの磁化の強さを異ならせるようにしても良い。
【００３０】
また、本発明のマグネットは、対単位で磁力の異なる磁性材料のマグネットを選択し、２対以上の磁力の異なる対のマグネットを組み合わせて側圧機構を構成することもできる。
【００３１】
本発明のコアレスモータ又はコアレス発電機は、巻線をコイル状に形成しそれをリング状に成形し回転子としたアマチュア巻線成形体を用いる回転機をいう。
【００３２】
本発明のスロットレスコアードモータ又は発電機は、上記コアレスモータ又はコアレス発電機における巻線をコイル状に形成しそれをリング状に成形したアマチュア巻線成形体に、バックヨークを設けた回転機をいう。いずれも詳しくは、実施例を参照されたし。
【００３３】
モータフレームは、基本形状を四角形とし、この四角形の各辺の一部を残しながら角部を内側に押し潰したモータフレームの断面形状を、隣接する辺の間を任意の形状の弧等で連結した形状としたものであったが、基本形状をこの四角形に限らず、２（ｎ＋１）角形とすることができる。但しｎは１以上の正の整数とする。
【００３４】
具体的には、以下のようになる。
（１）  回転機は、同じ磁束密度の１対のマグネットを一方のＮ極と他方のＳ極が同じ側を向くように組み合わせ、２対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて配置することを特徴とする。
（２）  上記（１）記載の回転機は、中心を向く側が互いに異なる磁極となるように設ける所定磁束密度の第１マグネットと第２マグネットを１対とし、２対以上の任意対数のマグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記マグネットは磁束密度の値が異なる対を含み、磁束密度の値が他の対に比べて大きいマグネット対は回転軸を軸受に偏って接触させる方向に合わせて配置することを特徴とする。
（３）  上記（１）記載の回転機において、同じ磁束密度のＮ極マグネットとＳ極マグネットを１対として、２対以上の任意対数の前記マグネットを均等な開き角度位置にマグネットの磁気中心を合わせて配置し、前記回転軸を前記軸受の１部に偏って接触するように偏らせる方向のモータフレームに磁束密度が同じで大きいＮ極マグネットとＳ極マグネットの１対を設け、前記Ｎ極マグネットの磁束密度の合計と前記Ｓ極マグネットの磁束密度の合計の絶対値を同じ値になるようにしたことを特徴とする。
（４）  上記（１）乃至（３）のいずれか１項記載の回転機において、前記マグネット対は、少なくとも１対の磁束密度の値が他の対の磁束密度の値より大きくなるように、半径
方向の厚みが一定で円弧長が異なるように形成されていることを特徴とする。
（５）  上記（１）乃至（３）のいずれか１項記載の回転機において、前記マグネット対は、少なくとも１対の磁束密度の値が他の対の磁束密度の値より大きくなるように、半径方向の厚みが一定で円周方向の着磁幅が異なるように形成されていることを特徴とする。（６）  上記（１）乃至（３）のいずれか１項記載の回転機において、前記マグネットは、モータフレームの内側に設け、前記回転軸は、回転体に設けたことを特徴とする。
（７）  上記（６）記載の回転機において、前記回転体は、突極にコイルを設けたアマチュアコアを前記回転軸に設けた構成としたことを特徴とする。
（８）  上記（６）記載の回転機において、前記回転体は、アマチュア巻線成形体と、その内側に接してそれと一体に回転する可動バックヨークが設けられていることを特徴とする。
（９）  上記（６）乃至（８）のいずれか１項記載の回転機において、前記モータフレームは、その断面が２（ｎ＋１）角形に形成され、２（ｎ＋１）角形の各辺の一部を残しながら角部を内側に押し潰した形状の筒状部を有することを特徴とする。但しｎは１以上の正の整数とする。
（１０）  上記（１）乃至（９）のいずれか１項記載の回転機において、前記マグネットは、前記回転軸を駆動するための界磁マグネットを構成することを特徴とする。
（１１）  上記（１）又は（２）記載の回転機において、前記マグネットは、前記回転軸と連結されたカップ状のロータヨークの円筒部の内側に設け、前記回転軸、前記ロータヨークとともに、ロータを構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の回転機は、Ｎ極マグネットとＳ極マグネットの１対を単位として、２対以上設ける回転機に適応するもので、同じ磁束密度の一対のＮ極マグネットとＳ極マグネットの磁束密度を他の対に比べて大きくし、磁力を強くすることにより、卜一タルのＮ極磁束密度とＳ極磁束密度の磁力アンバランスを無くし、３相（Ｕ相．Ｖ相．Ｗ相）の各コイルに発生する出力も同一にし、トルクリップルを悪化させること無く、回転軸に側圧を加えることができる。
【００３６】
図７は、トルクを発生するためのマグネット（永久磁石）のＮ極とＳ極の磁束密度が等しい場合と等しくない場合の説明図である。
【００３７】
図７（ａ）は、マグネット（永久磁石）のＮ極とＳ極の磁束密度が等しい場合の例であり、それぞれのＮ極とＳ極の発生磁界内で、突極に集中巻した３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）巻線に３相全波駆動方式で駆動電流を流したときの発生トルクの角度変化を示す図である。
【００３８】
図７（ｂ）は図７（ａ）のトルクリップルを説明する図である。
【００３９】
図７（ｃ）は、マグネット（永久磁石）のＮ極とＳ極の磁束密度が等しくない場合の例であり、それぞれのＮ極とＳ極の発生磁界内で、突極に集中巻した３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）巻線に３相全波駆動方式で駆動電流を流したときの発生トルクの角度変化を示す図である。
【００４０】
図７（ｄ）は図７（ｃ）のトルクリップルを説明する図である。
【００４１】
本発明は、磁束密度の等しいＮ極マグネットとＳ極マグネットの１対を単位とし、磁束密度の値の異なる対を２種類以上（好ましくは２種類）モータフレームに組み込んでアマチュアコア又はアマチュア巻線成形体に設けた可動バックヨークに働く吸引力を回転軸の１方側に偏らせる機構を有する。以下、磁束密度が２種類の場合について説明する。１対のＮ極とＳ極のそれぞれの磁束密度は同じにする。この特徴に注目し、Ｎ極とＳ極の磁束
密度が等しい場合のトルク特性の有利な点を図７（ａ）と図７（ｂ）を用いて説明する。
【００４２】
例えば、集中巻におけるコイル（スロット、歯）数６、相数３、極数４の場合、磁束密度の異なる２種類のマグネット（磁束密度が大きいＮ極マグネットとＳ極マグネットの１対と、磁束密度が小さいＮ極マグネットとＳ極マグネットの１対）を用い、アマチュアコア又はアマチュア巻線成形体に設けた可動バックヨークに連結される回転軸を軸受の１部に偏って接触するように偏らせる方向のモータフレームに磁束密度が大きいＮ極マグネットとＳ極マグネットの１対を設け、残りの２マグネットには磁束密度が小さいＮ極マグネットとＳ極マグネットの１対を設ける。このようにマグネットを設けると、Ｎ極磁束密度の合計は、磁束密度が大きいＮ極マグネットの磁束密度と、磁束密度が小さいＮ極マグネットの磁束密度の合計となる。一方、Ｓ極磁束密度の合計は、磁束密度が大きいＳ極マグネットの磁束密度と、磁束密度が小さいＳ極マグネットの磁束密度の合計となる。一対のＮ極とＳ極の磁束密度は同じ値に設定してあるので、Ｎ極磁束密度の合計とＳ極磁束密度の合計は、極性は異なるが、絶対値は同じ値になる。その結果、コイルのＵ相、Ｖ相およびＷ相に働くトルク特性は図７（ａ）に示すようになる。図中、上側がＮ極側に働くトルクを表し、下側がＳ極側に働くトルクを表す。斜線部分が有効トルク領域になる。有効トルク領域は、トルク特性の内、隣接する相と切り替わる点以上の領域になる。このため、Ｎ極側とＳ極側の有効領域は同じになる。
【００４３】
図７（ａ）の特性をトルク０（ゼロ）の線で折り返すと図７（ｂ）の（ｂ−２）図の特性になる。
【００４４】
ところで、モータの回転中にトルクが一定でなく脈動（変動）する現象をトルクむら（トルクリップル：ｔｏｒｑｕｅ  ｒｉｐｐｌｅ）という。トルクむらの原因はさまざまだが鉄心の歯、スロット構造とマグネット（永久磁石）の相互作用によるものをコギングトルクという。
【００４５】
図７（ｂ）の（ｂ−２）図の特性のトルクリップルを求めると、一定のパターンを繰り返す図７（ｂ）の（ｂ−１）図の特性になる。このことは、変則的な変動を伴わず、比較的小さなトルクリップル特性を呈しているといえる。
【００４６】
一方、従来例である特許文献１〜３に示されるように、２極の場合、アマチュアコアに設けた回転軸を軸受の１部に偏って接触するように偏らせる方向の一方の極（例えばＮ極）の磁束密度を他方の極（例えばＳ極）の磁束密度より大きくすると、図７（ｃ）に示されるように、トルク０（ゼロ）の線を境にしたＮ極側とＳ極側のトルク特性は、絶対値が同じ値にならなくなる。この図７（ｃ）のトルク特性をトルク０の線を境に折り返すと図７（ｄ）の（ｄ−２）図のように最大値が変動する特性となる。このため、図７（ｄ）の（ｄ−１）図のようにトルクリップル特性を求めると、変動幅が大きく、しかも変動パターンもユニークな形状になっている。このことは、従来例の特許文献１〜３の２極の例では、トルクリップルが大きく、このため、トルク特性を改善しなければ使えないという問題がある。これに対し、本発明は上記のとおりこの問題点を解消することができる。
【００４７】
更に、本発明は、上記特許文献３に示されるような複雑な着磁をすることも無く、着磁方法も、内着磁、外着磁、モータフレーム組立着磁、モータ完成品着磁、のいずれの状態でも可能（１ピースマグネットでは、モータフレーム組立着磁、単品内着磁となる）となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
以下、回転機の例示としてインナーロータ型のモータを示す。
【００４９】
各マグネット（永久磁石）は例えば厚み方向にＮＳ又はＳＮ（磁極の向きが逆）と着磁されたものからなり、所定の作用を説明する場合には直接関係する片側の磁極名を用いて、例えばＮ極マグネット又はＳ極（磁極の向きが逆）マグネットと表示する。
【実施例１】
【００５０】
図１は本発明の実施例１であるモータの構成図である。この実施例１ではアマチュアコアを有する場合を説明する。
【００５１】
図１（ａ）は回転軸の長さ方向に切断した断面図であり、図１（ａ）中、Ａ−Ａ線からＢ−Ｂ線までの間は図１（ｂ）のＤ−Ｄ線で切った断面図、Ｂ−Ｂ線からＣ−Ｃ線までの間は図１（ｃ）のＥ−Ｅ線で切った断面図、Ｃ−Ｃ線からエンドブロックまでの間は図１（ｄ）のＦ−Ｆ線で切った断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
本発明の側圧機構は、軸受に軸支された回転軸にアマチュアコアを設け、このアマチュアコアを囲むように対向して複数個のマグネット（永久磁石）に基づく磁極を設け、前記マグネットの内の対になるＮ極（例えば、第１マグネット）とＳ極（例えば、第２マグネット）の両マグネットにおける、アマチュアコアの外周面に対向する面の大きさを変えて、磁束密度を変えアマチュアコアに作用する磁気吸引力を、回転軸まわりの所定の半径方向に働くように構成する。
【００５２】
図１（ａ）のモータ１は、アマチュア組立体２２とフレーム組立体２３を有する。
【００５３】
アマチュア組立体２２は、回転軸２と、この回転軸２に設けたアマチュアコア３と、アマチュアコア３における突極４の両側のスロット５に巻線を巻回したコイル６と、回転軸２に設けた整流子ユニット９を有する。
【００５４】
回転軸２に設けた整流子ユニット９には、限流用バリスタ７を搭載し、整流子片８を設ける。回転軸２はその一端をモータフレーム１０の端板部１１の中心開孔に装着した軸受１２に軸支し、他端をエンドブロック１３に装着した軸受１４に軸支している。端板部１１には、回転軸２を中心として対称位置に取付用のネジ孔１５が設けられている。エンドブロック１３には、ブラシ１６を備えた端子１７が設けられている。ブラシ１６は整流子片８と接触するように配置されている。
【００５５】
モータフレーム１０は、板厚一定で、断面が四角形の各辺１８の一部を残しながら角部１９を内側に押し潰した形状の筒状部２０と、この筒状部２０に連設される前記端板部１１からなる。前記筒状部２０の断面は隣接する辺１８同士の間が円弧で連結されている。
【００５６】
モータフレーム１０の筒状部２０の形状を、基本的に、界磁マグネット２１の着磁磁極数と同じ数の四角形にすることで、回転方向にｓｉｎ波状磁化特性を得るための界磁マグネット２１におけるマグネットの中心部の厚みを減らすことなく、モータの小型化を可能にする。
【００５７】
モータフレーム１０の筒状部２０の内側面に対し、アマチュアコア３の外側面を、最も近づいた位置、実施例１の場合各辺１８の中央部分の位置で必要最小限のエアーギャップＧのみが存在するように設定する。この設定は、図１の例では、各辺１８の中央部分で行われる。
エアーギャップＧは、主にモータフレーム１０の内径精度とアマチュアコア３の外径精度の２点の部品の精度で決まる。このため、エアーギャップＧは、実際の寸法としては、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の値となる。
【００５８】
モータフレーム１０の角部１９の内側の円弧の半径は、回転軸２の中心から界磁マグネット２１の回転軸２側の内側部２１ａの円弧面までの長さの５％から８５％の間の任意の値に設定する。これにより、アマチュアコア３を界磁マグネット２１による配置場所の制約を受けずに増大した構造として配置することができ、したがって、コイル６の巻回数を増加して発生トルクを増加することができる。好ましくは、上記モータフレーム１０の角部１９の円弧の内側の半径は、回転軸２の中心から界磁マグネット２１の回転軸２側の内側部２１ａの円弧面までの長さの６５％から８５％の間の任意の値に設定する。
【００５９】
実施の態様は以下のようなものが好ましい。
【００６０】
モータフレームの形状は例えば以下の（１）〜（６）の態様をとる。
（１）回転軸２の中心からモータフレーム１０の内側面１０ｉｆまでの半径を、回転軸２中心から界磁マグネット２１の内側部２１ａである円弧面までの半径と同じにする。
（２）回転軸２の中心からモータフレーム１０の内側面１０ｉｆまでの半径を、回転軸２の中心から界磁マグネット２１の内側部２１ａである任意の曲率の円弧面までの最短半径と同じにする。
（３）四角形の各辺１８の一部を残しながら角１９を内側に押し潰したモータフレーム１０の断面形状を、隣接する前記辺１８の間を任意の形状の弧で連結した形状とする。
（４）四角形の各辺１８の一部を残しながら角１９を内側に押し潰したモータフレーム１０の断面形状を、隣接する前記辺１８の間を、前記円弧（回転軸中心から界磁マグネットの円弧面までの半径を有する）を形成する円弧の半径の長さに対して任意比率の円弧で連結した形状とする。
（５）四角形の各辺１８の一部を残しながら角１９を内側に押し潰したモータフレーム１０の前記断面を、隣接する前記辺１８の間を直線で連結した形状とする。
（６）四角形の各辺１８の一部を残しながら角１９を内側に押し潰したモータフレーム１０の断面形状を、隣接する前記辺１８の間を、回転軸２の中心から同心円状の弧で連結した形状とする。
【００６１】
モータフレーム１０の端板部１１と反対側の筒状部２０の開放端には、エンドブロック１３が装着される。
【００６２】
フレーム組立体２３は、モータフレーム１０と軸受１２と界磁マグネット２１からなる。
【００６３】
界磁マグネット２１は、例えばネオジムマグネット（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）等で形成され、半径方向又は回転方向に着磁され、断面四角形の筒状部２０の角部１９に相互に離間して４個配置される。
【００６４】
界磁マグネット２１の断面形状（回転軸２の長さ方向と直交する面での断面形状）は、内側部（アマチュアコア３に近接する側）２１ａが円弧状に形成され、外側部２１ｂがモータフレーム１０の筒状部の内側面１０ｉｆに密着する形状に形成される。この内側部２１ａと外側部２１ｂの間の連結部２１ｃは、実施例１ではモータフレーム１０の内側面１０ｉｆと直交する角度に形成されているが、任意の角度にもできる。界磁マグネット２１は、モータフレーム１０の内側面１０ｉｆとアマチュアコア３の半径方向最外側面との間のエアーギャップＧ内に、この界磁マグネット２１の断面における円弧状となる内側部２１ａとモータフレームの内側面１０ｉｆに密着して設けられる外側部２１ｂの各々を連結する連結部２１ｃを有する。界磁マグネット２１は、図１（ａ）に示すように、アマチュアコア３に対向するように筒状部２０の長さ方向に配置される。
【００６５】
界磁マグネット２１は、４極で構成され、回転軸２を軸受１２と１４の一部に偏って接触させるため、アマチュアコア３を任意のＴ方向（図１（ｃ）および図１（ｄ）参照）へ偏って吸引する磁束密度の大きなＮ極マグネット２１ＭＮＬ１（例えば、第１マグネット）およびＳ極マグネット２１ＭＳＬ１（例えば、第２マグネット）と、磁束密度の小さなＮ極マグネット２１ＭＮＳ１およびＳ極マグネット２１ＭＳＳ１からなる。特徴は、磁束密度の大きなものも磁束密度の小さなものもいずれもＮ極とＳ極の１対を単位として用いる点にある。磁束密度の大きなＮ極マグネット２１ＭＮＬ１とＳ極マグネット２１ＭＳＬ１の間に吸引方向Ｔがくるように配置する。各マグネットは、マグネットの円弧面の磁気中心が回転軸２の中心に対して均等な開き角となるように配置する。この例では、磁束密度を大きくするために、マグネットの円弧長（回転軸の長さ方向と直交する平面で切断した断面図における回転軸を中心としたマグネットの円周方向の長さ）を長くする。
【００６６】
特に、モータ１において、モータ特性に大きな影響を与える、界磁マグネット２１の（ＢＨ）ｍａｘ（最大エネルギー積）と回転体の磁気構成部を構成するアマチュアコア３の外径寸法の関係を最適なものとするために、アマチュアコア３の外径をモータフレーム１０の筒状部２０の内径から必要最小限のエアーギャップＧを除いた値まで大きくすることにより、アマチュアコア３の１スロット当たりの有効磁束を増大することができ、更に、アマチュアコア３のスロット５の巻線領域を稼ぎ、尚且つ、モータ部品として高価な界磁マグネット２１の使用量を抑え、モータ形状の小型化を図りながらトルクを増加し、コストとモータ体積の低減を実現する。さらに、回転軸の振動を抑える。
なお、界磁マグネットの数は、２対（４極）以上、任意の（ｎ＋１）対数（２（ｎ＋１）極）にすることができる。但し、ｎは１以上の正の整数とする。
【実施例２】
【００６７】
［フレーム形状およびスロット数の変更例］
図２は、本発明のモータにおけるモータフレーム形状およびスロット数を変更した実施例の断面図である。図中、巻線コイルは省略してある。図２（ａ）は４極５スロットの断面図、図２（ｂ）は４極６スロットの断面図、図２（ｃ）は、６極９スロットの断面図である。
【００６８】
本発明のモータ１は、図２中で符号の付いていない要素を図１の符号を用いて説明すると、四角形の各辺１８ａの一部を残しながら角部１９ａを内側に押し潰したモータフレーム１０ａの断面形状を、隣接する辺１８ａの間を任意の形状の弧で連結した形状としたものでもよく、また、四角形の各辺１８ａの一部を残しながら角部１９ａを内側に押し潰したモータフレーム１０ａの断面を、隣接する辺１８ａの間を界磁マグネット２１の円弧面を形成する回転中心からの円弧の半径の長さに対して任意比率の円弧で連結した形状としたものでもよく、また、四角形の各辺１８ａの一部を残しながら角部１９ａを内側に押し潰したモータフレーム１０ａの断面を、隣接する辺１８ａの間を直線で連結した形状としたものでもよく、また、四角形の各辺１８ａの一部を残しながら角部１９ａを内側に押し潰したモータフレーム１０ａの断面を、ｎを１以上の正の整数とするとき、２（ｎ＋１）角形としたものであってもよい。
【００６９】
界磁マグネット２１は、以下の図２（ａ）から図２（ｃ）の例においても、モータフレーム１０ａの内側面１０ｉｆとアマチュアコア３の半径方向最外側面との間のエアーギャップＧ内に、この界磁マグネット２１の断面における円弧状となる内側部２１ａとモータフレーム１０ａの内側面１０ｉｆに密着して設けられる外側部２１ｂの各々を連結する連結部２１ｃを有する。
【００７０】
なお、アマチュアコア３の形状も適宜変更することができる。実施例は４極５スロット、４極６スロット、６極９スロットに構成されているが、４極以上であれば問題はない。
【００７１】
図２（ａ）は、４極５スロットの例で、断面図で示すように、モータフレーム１０ａは、板厚一定で、断面が四角形の各辺１８ａの一部を残しながら角部１９ａを内側に押し潰した形状の筒状部２０ａと、この筒状部２０ａに連設される前記端板部１１からなる。前記筒状部２０ａの断面は隣接する辺１８ａ同士の間が円弧で連結されている。
【００７２】
界磁マグネット２１は、内側部２１ａが円弧面で、外側部２１ｂがモータフレーム１０ａに密着し、アマチュアコア３ａの回転動作を妨害しないようにモータフレーム１０ａの角部１９ａに相互に離間して設けられ、モータ特性を維持するのに必要なマグネットの磁化特性を確保した形状とする。
【００７３】
界磁マグネット２１は、４極で構成され、回転軸２を軸受１２と１４の一部に偏って接触させるため、アマチュアコア３ａを任意のＴ方向（図２（ａ）参照）へ偏って吸引する磁束密度の大きなＮ極マグネット２１ＭＮＬ２およびＳ極マグネット２１ＭＳＬ２と、磁束密度の小さなＮ極マグネット２１ＭＮＳ２およびＳ極マグネット２１ＭＳＳ２からなる。
【００７４】
図２（ｂ）は、４極６スロットの例で、断面図で示すように、突極の数が図２（ａ）の例と比べ６突極と増加する点で異なるが残りの構成は同じなので、説明は省略する。
【００７５】
図２（ｃ）は本発明の他のモータフレーム形状の断面図である。
【００７６】
以上述べた実施例のモータフレームは、基本形状を四角形とし、この四角形の各辺１８ａの一部を残しながら角部１９ａを内側に押し潰したモータフレーム１０ａの断面形状を、隣接する辺１８ａの間を任意の形状の弧等で連結した形状としたものであったが、基本形状をこの四角形に限らず、２（ｎ＋１）角形とすることができる、但しｎは１以上の正の整数とする。これにより、モータフレームの筒状部の基本形状（角部を潰す前の形状）は、例えば、四角形、六角形、八角形、・・にすることができる。
【００７７】
図２（ｃ）の例は、上記ｎが２のときの六角形のモータフレーム１０ｂを示す。６極９スロットに形成されている。六角形のモータフレーム１０ｂの筒状部２０ｂは、六角形の各辺１８ｂの一部を残しながら角部１９ｂを内側に押し潰したモータフレーム１０ｂの断面形状を、隣接する辺１８ｂの間を界磁マグネット２１の内側部２１ａの円弧面を形成する円弧の半径の長さに対して任意比率の円弧で連結した形状としたものである。また、隣接する辺１８ｂの間を直線で連結した形状としたものでもよい。
【００７８】
モータフレーム１０ｂは各辺１８ｂの角部（コーナー）１９ｂの丸み（コーナーＲ）を、界磁マグネット２１の内側部２１ａの円弧面の内半径（回転軸中心から界磁マグネットの円弧面までの半径方向の長さ）に対するコーナーＲの半径の比率を５％〜８５％の範囲に設定する。好ましくは、上記モータフレーム１０ｂの角部１９ｂの内側における円弧の半径は、回転軸２の中心から界磁マグネット２１の回転軸２側の円弧面までの長さの６５％から８５％の間の任意の値に設定する。
【００７９】
以上の実施例に示すように、界磁マグネット２１は、内側部２１ａが円弧面で、外側部２１ｂがモータフレーム１０ａ、１０ｂに密着し、アマチュアコア３ａ、３ｂ、３ｃの回転動作を妨害しないようにモータフレーム１０ａ、１０ｂの角部１９ａ、１９ｂに相互に離間して設けられ、モータ特性を維持するのに必要なマグネットの磁化特性を確保した形状とする。
【００８０】
モータフレーム１０ａ、１０ｂの内側面１０ｉｆとアマチュアコア３ａ、３ｂ、３ｃの半径方向最外側面との間のエアーギャップＧ内に、この界磁マグネット２１の断面における円弧状となる内側部２１ａとモータフレームの内側面１０ｉｆに密着して設けられる外側部２１ｂの各々を連結する連結部２１ｃを有する。なお、アマチュアコアの形状も適宜変更することができる。
【実施例３】
【００８１】
図３は図２の各実施例の円筒状モータフレーム、円弧状マグネットの変更例であり、コイルを含む巻線が省略されている。図３（ａ）は４極５スロットの例の断面図である。図３（ｂ）は４極６スロットの例の断面図である。図３（ｃ）は６極９スロットの例の断面図である。
【００８２】
図３（ａ）と図３（ｂ）の例は、一定厚みの円筒状モータフレーム１０ｃの内側面に、半径方向の厚みが一定で円弧長が異なる２対のマグネットをそのマグネットの磁気中心が回転軸２の中心から均等開き角９０°の位置に配置される。円弧長の長い方の１対のＮ極マグネット２１ＭＮＬ５とＳ極２１ＭＳＬ５を、回転軸２が軸受１２、１４の一部へ偏って接触するようにアマチュアコア３を吸引する円筒状モータフレーム１０ｃの位置に配置する。円弧長の短い方の１対のＮ極マグネット２１ＭＮＳ５とＳ極マグネット２１ＭＳＳ５を、円弧長の長い方の１対のＮ極マグネット２１ＭＮＬ５とＳ極マグネット２１ＭＳＬ５に軸対称で、同じ開き角度９０°の位置に配置する。
【００８３】
図３（ｃ）では、一定厚みの円筒状モータフレーム１０ｃの内側面に、半径方向の厚みが一定で円弧長が異なる３対のマグネットを回転軸２の中心から均等開き角６０°で配置する。  円弧長の長い方の１対のＮ極マグネット２１ＭＮＬ６とＳ極マグネット２１ＭＳＬ６を、回転軸２が軸受１２、１４の一部へ偏って接触するようにアマチュアコア３を吸引する円筒状モータフレーム１０ｃの位置に配置する。円弧長の短い方の２対のＮ極マグネット２１ＭＮＳ６、２１ＭＮＳ６とＳ極マグネット２１ＭＳＳ６、２１ＭＳＳ６を、円弧長の長い方の１対のＮ極マグネット２１ＭＮＬ６とＳ極マグネット２１ＭＳＬ６の開き角度６０°と同じ開き角度でかつ全周に対し均等割りした位置に配置する。
【実施例４】
【００８４】
以上の実施例は、磁極の円弧長を変えて磁束密度を変更し磁力を変えた例であったが、実施例４は着磁幅を変えて磁束密度を変更し磁力を変える例である。
図４は着磁幅を変える手段を説明する説明図である。図４（ａ）は、断面図であり、着磁手段の説明図（断面図）であり、図４（ｂ）は着磁特性を表す図である。
図４（ａ）では、円筒状モータフレーム１０ｃの内側面に半径方向厚み一定で開き角度９０°の各着磁領域Ａ〜Ｄを予め設け、内部に着磁内ヨーク４１を図示のように配置する。着磁内ヨーク４１の歯はその外周面の円弧長が異なる２種類（４１ａ、４１ｄと４１ｂ、４１ｃ）形成する。着磁内ヨーク４１は、円弧長の長い１対の歯４１ａと４１ｄと、円弧長の短い１対の歯４１ｂと４１ｃを、中心からの開き角が９０°となるように９０°間隔で全周に均等に配置する。各着磁内ヨーク４１の各歯に巻回されるコイル２８は同じ仕様になっている。
各着磁領域Ａ〜Ｄが各歯（４１ａ、４１ｄ、４１ｂ、４１ｃ）により着磁されると、図４（ｂ）の特性が得られる。
【００８５】
図４（ｂ）は、縦軸が磁束密度（次元Ｔ：テスラ）を表し、Ｎ極をプラスの値、Ｓ極をマイナスの値で表示している。横軸は図４（ａ）中の０°を起点にした反時計回りの角度を表す。
【００８６】
角度が０°〜９０°の範囲は着磁領域ＡのＮ極としての磁束密度特性を表し、９０°〜１８０°の範囲は着磁領域ＢのＳ極としての磁束密度特性を表す。角度が１８０°〜２７
０°の範囲は着磁領域ＣのＮ極としての磁束密度特性を表し、２７０°〜３６０°の範囲は着磁領域ＤのＳ極としての磁束密度特性を表す。着磁内ヨークの円弧長が長い歯で着磁した着磁領域ＡとＤは図４（ｂ）に示すように着磁領域ＢとＣに比べ着磁領域が比較的広く磁束密度が大きな値に磁化されている。このように磁化されたマグネットを有する円筒状モータフレーム１０ｃ内にアマチュアコア（図示省略）を装着すると、アマチュアコアは着磁領域ＡとＤの吸引力により着磁領域ＡとＤの間の方向に吸引され、アマチュアコアの回転軸（図示省略）が軸受（図示省略）に偏って接触する。
【実施例５】
【００８７】
図５は本発明のマグネット配置構成を適用したスロットレスコアードモータの断面図である。
図５（ａ）は図５（ｂ）のＩ−Ｉ断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。本発明のスロットレスコアードモータは本発明の回転機に含まれる。
【００８８】
スロットレスコアードモータ２９のモータフレーム３０は、筒状部３１と、この筒状部３１に連設される端板部３２と、端板部３２に連設される軸受支持部３３からなる。軸受支持部３３の内部には、回転軸２が、この軸受支持部３３の上下端に分離して設けた２個の軸受３４、３５により回転自在に支持されている。回転軸２の一端は底板３６に当接している。回転軸２には整流子モールド３７が設けられている。
【００８９】
整流子モールド３７は、例えば、フェノールジアリルフタレート等の熱硬化性樹脂からなる円盤状成形体で、モータフレーム３０の軸受支持部３３の周囲を囲繞するように設けた円筒部３７ａと、該円筒部３７ａの一端に連設され回転軸２に固定された内側環状板部３７ｂと、円筒部３７ａの他端に半径方向外方に突設した外側環状板部３７ｃとからなり、整流子３９ａとそれに連なりアマチュア巻線成形体３８までの給電路となるライザ３９ｂの一部を一体に埋め込み成形してある。ライザ３９ｂの半径方向外側は金属条片のタップ３８ａによりアマチュア巻線成形体３８を電気的に接続すると共に必要な支持強度を持って支持している。
【００９０】
被膜形成工程において、外側環状板部３７ｃの外側表面およびアマチュア巻線成形体３８は外側面に熱硬化性樹脂を塗布し熱硬化して補強膜を設けタップ３８ａの耐震構造を構成することもできる。タップ３８ａとライザ３９ｂの電気的接続は振動に強い溶接により行う。タップ３８ａは、短冊状に形成され、弾性を付与するために一部湾曲形状に形成されている。
【００９１】
回転軸２の制振機構の採用およびタップ３８ａ自体並びにこれらタップ関連の構成により、タップ３８ａにかかる振動および応力を緩和してタップ３８ａの断線を防止することができる。
【００９２】
整流子３９ａと接触する一対のブラシ４０は、底板３６に固定した端子４１に取り付けられている。
【００９３】
アマチュア巻線成形体３８は、導線を巻回したコイルを扁平な円筒状に成形し樹脂固定し、途中からタップ３８ａをとってライザ３９ｂに接続した構成をとる。
【００９４】
導線は、例えば、線状導体の外側に絶縁層が設けられ、該絶縁層の外側に熱融着層が設けられたものから構成する。
【００９５】
絶縁層は巻回したときに隣接する巻線同士の短絡を防ぐものであり、例えば、ポリウレタン等からなる。熱融着層は、巻線を円筒状に形成するために巻線同士を接着できるもの
であればよく、例えば、ホットメルト系樹脂が上げられる。この熱融着層によって巻線同士を融着する。
【００９６】
アマチュア巻線成形体３８の外側面にエポキシ等の熱硬化性樹脂による補強層を設けても良い。
【００９７】
アマチュア巻線成形体３８の内側に接して可動バックヨーク４２が設けられ、該可動バックヨーク４２は整流子モールド３７の外側環状板部３７ｃにより支持される。可動バックヨーク４２は、磁性材で構成され、スロットを有さず、アマチュア巻線成形体３８と同じく円筒形状に形成されている。
【００９８】
界磁マグネット４３は、モータフレーム３０の各辺４４を連結する角部４５のそれぞれに分離して配置される。
【００９９】
モータフレーム３０は、板厚一定で、断面が四角形の各辺４４の一部を残しながら角部４５を内側に押し潰した形状の筒状部３１と、この筒状部３１に連設される端板部３２と、端板部３２に連設される軸受支持部３３からなる。前記筒状部３１の断面は隣接する辺４４同士の間が角部４５の円弧で連結されている。軸受支持部３３は円筒状に形成される。
【０１００】
モータフレーム３０の筒状部３１の形状を、基本的に、界磁マグネット４３の着磁磁極数と同じ数の四角形にすることで、界磁マグネット４３の極の中心部の厚みを減らすことなく、モータの小型化を可能にできる。
モータフレーム３０の筒状部３１の内側面、特に辺４４に対し、アマチュア巻線成形体３８の外側面を、最も近づけると、実施例４の場合各辺４４の中央部分の位置で両者の間に必要最小限のエアーギャップＧのみを有するように設定することができる。この設定は、図５の例では、各辺４４の中央部分で行われる。
エアーギャップＧは、主にモータフレーム３０の内径精度とアマチュア巻線成形体３８の外径精度の２点の部品の精度で決まる。このため、エアーギャップＧは、実際の寸法としては、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の値となる。
【０１０１】
モータフレーム３０の角部４５の内側の円弧の半径は、回転軸２中心から界磁マグネット４３の回転軸２側の内側部４３ａの円弧面までの長さの５％から８５％の間の任意の値に設定する。これにより、アマチュア巻線成形体３８を界磁マグネット４３による配置場所の制限を受けずに径を拡大した構造で配置することができ、したがって、巻線の巻回数を増加して発生トルクを増加することができる。好ましくは、上記モータフレーム３０の角部４５の内側の円弧の半径は、回転軸２中心から界磁マグネット４３の回転軸２側の内側部４３ａの円弧面までの長さの６５％から８５％の間の任意の値に設定する。
【０１０２】
界磁マグネット４３は、例えばネオジムマグネット（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）等で形成され、半径方向又は回転方向に着磁され、断面四角形の筒状部３１の角部４５に相互に離間して配置される。
【０１０３】
界磁マグネット４３の断面形状は、内側部４３ａ（アマチュア巻線成形体３８に近接する側）が回転軸２中心からの半径で形成された円弧状を呈し、外側部４３ｂがモータフレーム３０の筒状部３１の内側面３１ｉｆに密着した形状に形成される。この内側部４３ａと外側部４３ｂの間の連結部４３ｃは、実施例ではモータフレーム３０の筒状部３１の内側面３１ｉｆと直交する角度に形成されているが、任意の角度にもできる。界磁マグネット４３は、モータフレーム３０の内側面３１ｉｆとアマチュア巻線成形体３８の半径方向最外側面との間のエアーギャップＧ内に、この界磁マグネット４３の断面における円弧状
となる内側部４３ａとモータフレーム３０の内側面３１ｉｆに密着して設けられる外側部４３ｂの各々を連結する連結部４３ｃを有する。
【０１０４】
界磁マグネット４３は、４極で構成され、回転軸２を軸受３４と３５の一部に偏って接触させるため、アマチュアコア３を任意のＴ方向（図５（ｂ）参照）へ偏って吸引する磁束密度の大きなＮ極マグネット４３ＭＮＬ７およびＳ極マグネット４３ＭＳＬ７と、磁束密度の小さなＮ極マグネット４３ＭＮＳ７およびＳ極マグネット４３ＭＳＳ７からなる。
特徴は、磁束密度の大きなものも磁束密度の小さなものもいずれもＮ極とＳ極の１対を単位として用いる点にある。磁束密度の大きなＮ極マグネット４３ＭＮＬ７とＳ極マグネット４３ＭＳＬ７の間に吸引方向Ｔがくるように配置する。各マグネットは、マグネットの円弧面の中心が回転軸２の中心に対して均等な開き角となるように配置する。
【０１０５】
特に、スロットレスコアードモータ２９において、モータ特性に大きな影響を与える、界磁マグネット４３の（ＢＨ）ｍａｘ（最大エネルギー積）と回転体の磁気構成部を構成するアマチュア巻線成形体３８の外径寸法の関係を最適なものとするために、アマチュア巻線成形体３８の外径をモータフレーム３０の筒状部３１の内径から必要最小限のエアーギャップＧを除いた値まで大きくすることにより、アマチュア巻線成形体３８の有効磁束を増大し、更に、アマチュア巻線成形体３８の巻線領域を稼ぎ、尚且つ、モータ部品として高価な界磁マグネット４３の使用量を抑え、モータ形状の小型化を図りながらトルクを増加し、コストとモータ体積の低減を実現する。
【０１０６】
モータフレーム３０および界磁マグネット４３の構成は、上で述べたように種々変更することができる。
【０１０７】
また、モータフレーム３０の筒状部３１の形状を、基本的に、界磁マグネット４３の着磁磁極数と同じ数の四角形にすることで、ｓｉｎ波状磁化特性を達成するための界磁マグネット４３のマグネットの中心部の厚みを減らすことなく、モータの小型化を可能にすることができる。
【０１０８】
また、整流子モールド３７の形状を、モータフレーム３０の軸受支持部３３の周囲を囲繞するように設けた円筒部３７ａと、該円筒部３７ａの一端に連設され回転軸２に固定された内側環状板部３７ｂと、円筒部３７ａの他端に半径方向外方に突設した外側環状板部３７ｃとより構成したので、整流子３９ａとブラシ４０の接触空間を確保しながら、安定支持のために軸受３４、３５を離間して２個設けることができ、可動バックヨーク４２の円筒部４２ａを軸方向に長く形成することができる効果を奏する。
【０１０９】
磁束の透過経路を表示すると、例えばＮ極の界磁マグネット４３ＭＮＬ７からの磁束は、アマチュア巻線成形体３８、可動バックヨーク４２、アマチュア巻線成形体３８、Ｓ極の界磁マグネット４３ＭＳＬ７、モータフレーム３０の経路で磁束が透過する。この経路では、磁気抵抗の高いギャップは、マグネット４３ＭＮＬ７とマグネット４３ＭＳＬ７とアマチュア巻線成形体３８の間のギャップのみのため、磁束密度の大きい、発生トルクの大きなモータを構成することができる。また、Ｎ極マグネット４３ＭＮＬ７とＳ極マグネット４３ＭＳＬ７による磁力によってアマチュア巻線成形体３８と可動バックヨーク４２をＴ方向へ吸引して、回転軸２を軸受３４、３５の一部に偏って接触させることができる。
【実施例６】
【０１１０】
図６は、本発明のマグネット構成を適用したアウターロータ型モータの断面図である。
【０１１１】
図６（ａ）は図６（ｂ）のＫ−Ｋ断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＪ−Ｊ断面図であ
る。
【０１１２】
アウターロータ型モータ４８はロータ４９とステータ５０から構成される。
【０１１３】
ロータ４９は、界磁マグネット５１、カップ状のロータヨーク５２、回転軸５３を有する。
【０１１４】
界磁マグネット５１は、その材質、磁化の強弱の設定、磁化領域の設定、等については上で述べたのでそれを援用し、ここでは説明を省略する。また、同じく、各界磁マグネットは、その磁気中心が均等な開き角度の位置に配置される。
【０１１５】
界磁マグネット５１は、４極で構成され、回転軸５３を軸受５８の一部に偏って接触させるため、アマチュアコア５５を任意のＴ方向（図６（ａ）参照）へ偏って吸引する磁束密度の大きなＮ極マグネット５１ＭＮＬ８およびＳ極マグネット５１ＭＳＬ８と、磁束密度の小さなＮ極マグネット５１ＭＮＳ８およびＳ極マグネット５１ＭＳＳ８からなる。
【０１１６】
但し、回転軸５３と軸受５８は、実際には、ロータ４９が移動するため、前記Ｔ方向と軸中心で１８０°反対のＰ方向に偏って接触する。
【０１１７】
ロータヨーク５２は、磁路を構成する磁性材料で形成され、円板部５２ａと、その円板部５２ａの周辺に直角に連設される円筒部５２ｂからなる。
【０１１８】
円板部５２ａは中心に回転軸５３を軸支する。円筒部５２ｂは内側面５２ｉｆに界磁マグネット５１を固着している。界磁マグネット５１は回転軸５３の長さ方向と平行に配置される。
【０１１９】
ステータ５０は、コイル５４を設けたアマチュアコア５５、基板５６、軸受ブラケット５７および１対の軸受５８を有する。基板５６は配線を施したものでもよい。
【０１２０】
軸受ブラケット５７は、磁性材料又は非磁性材料のいずれでも適用可能であり、取付用の基部５９に円筒部６０を連接して構成する。円筒部６０の内部には軸受５８が一対設けられている。円筒部６０の外側面にアマチュアコア５５を嵌合固着する。基板５６の開口に軸受ブラケット５７の基部５９を当接するまで挿入し、基板５６の反対側に突出した爪６１を折り曲げて軸受ブラケット５７を基板５６に係止する。ステータ５０の軸受５８内にロータ４９の回転軸５３を挿通し組み立てる。
【０１２１】
このように界磁マグネット５１を設けたロータヨーク５２が回転するように構成したので、回転軸５３中心から各界磁マグネット５１およびロータヨーク５２までの半径がそれぞれ円周方向で同じになるので、回転に伴う振動が起きにくく、回転がスムース且つ静かになる。また、前記半径が比較的長くなるので、回転軸５３が多少振動しても、前記半径が長くなった分影響が現れにくくなる。
【０１２２】
以上の実施例はアウターロータ型のモータとして説明したが、回転軸に外部動力を加えて回転させれば、発電機としても構成できる。
【０１２３】
以上、説明した構成は機能を変更せずに適宜組み合わせを変更することができる。
【０１２４】
所定の開き角度で配置したマグネットに対し、アマチュアを前記マグネットの内側で回転させることも、外側で回転させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施例１であるモータの構成図である。
【図２】本発明の回転機におけるモータフレーム形状およびスロット数を変更した実施例の断面図である。
【図３】図２の各実施例の円筒状モータフレーム、円弧状マグネットの変更例であり、コイルを含む巻線が省略されている。
【図４】着磁幅を変える手段を説明する説明図である。
【図５】本発明のマグネット構成を適用したスロットレスコアードモータの断面図である。
【図６】本発明のマグネット構成を適用したアウターロータ型モータの断面図である。
【図７】トルクを発生するためのマグネットのＮ極とＳ極の磁束密度が等しい場合と等しくない場合の説明図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１    モータ
２、５３    回転軸
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、５５    アマチュアコア
４    突極
５    スロット
６、２８、５４    コイル
７    バリスタ
８    整流子片
９    整流子ユニット
１０、１０ａ、１０ｂ、３０    モータフレーム
１０ｉｆ，３１ｉｆ、５２ｉｆ    内側面
１１、３２    端板部
１２、１４、３４、３５、５８    軸受
１３    エンドブロック
１５    ネジ孔
１６、４０    ブラシ
１７、４１    端子
１８、４４    辺
１９、１９ａ、１９ｂ、４５    角部
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、３１    筒状部
２１、２１ＭＮＬ１〜６、２１ＭＳＬ１〜６、２１ＭＮＳ１〜６、２１ＭＳＳ１〜６、４３、４３ＭＮＬ７、４３ＭＳＬ７、４３ＭＮＳ７、４３ＭＳＳ７、５１、５１ＭＮＬ８、５１ＭＳＬ８、５１ＭＮＳ８、５１ＭＳＳ８    界磁マグネット
２１ａ、４３ａ    内側部
２１ｂ、４３ｂ    外側部
２１ｃ、４３ｃ    連結部
２２    アマチュア組立体
２３    フレーム組立体
２９    スロットレスコアードモータ
３３    軸受支持部
３６    底板
３７    整流子モールド
３７ａ    円筒部
３７ｂ    内側環状板部
３７ｃ    外側環状板部
３８    アマチュア巻線成形体
３８ａ    タップ
３９ａ    整流子
３９ｂ    ライザ
４２    可動バックヨーク
４８    アウターロータ型モータ
４９    ロータ
５０    ステータ
５２    ロータヨーク
５６    基板
５７    軸受ブラケット
５９    基部
６０    円筒部
６１    爪
Ｇ    エアーギャップ
【図１】
0004728765.tif 000002
【図２】
0004728765.tif 000003
【図３】
0004728765.tif 000004
【図４】
0004728765.tif 000005
【図５】
0004728765.tif 000006
【図６】
0004728765.tif 000007
【図７】
0004728765.tif 000008