(57)【要約】【課題】  モータの径方向の大型化を抑えて出力トルクを向上させることが可能なセグメント磁石及びモータを提供する。【解決手段】  本発明のセグメント磁石１３によれば、磁路がモータの径方向である従来のモータに対して、大型化を抑えて磁路長を大きくすることができる。これにより、セグメント磁石１３を用いたモータ３０では、径方向の大型化を抑えてパーミアンスの向上が可能になる。その結果、出力トルクを向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに取り付け可能に構成されると共に、前記モータの径方向に対して斜めになった磁路を有したことを特徴とするセグメント磁石。
【請求項２】
前記磁路は、前記セグメント磁石のうち前記モータの中心軸を含む面で切断した縦割り断面において、前記モータの径方向に対して斜めになったことを特徴とする請求項１に記載のセグメント磁石。
【請求項３】
前記磁路は、前記セグメント磁石のうち前記モータの中心軸と直交する面で切断した横割り断面において、前記モータの径方向に対して斜めになったことを特徴とする請求項１又は２に記載のセグメント磁石。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のセグメント磁石を備えたことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及びモータに組み付けられるセグメント磁石に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように従来のモータに備えたセグメント磁石１３Ｘは、モータの径方向に磁路１５Ｘが向いていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、モータの出力トルクを向上させるためには、セグメント磁石における磁路長を大きくしてパーミアンスを向上させ、モータの回転子とステータとの間のエアギャップ磁束密度を高くする必要がある。しかしながら、上記した従来のモータのセグメント磁石１３Ｘは、磁路１５Ｘがモータの径方向を向いていたので、磁路長を大きくするとセグメント磁石１３Ｘが厚くなり、モータが径方向に大型化するという問題が生じていた。
なお、本発明の先行技術文献は、見つけることができなかった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、モータの径方向の大型化を抑えて出力トルクを向上させることが可能なセグメント磁石及びモータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、モータに取り付け可能に構成されると共に、モータの径方向に対して斜めになった磁路を有したことを特徴とするセグメント磁石である。
【０００６】
請求項２の発明は、磁路は、セグメント磁石のうちモータの中心軸を含む面で切断した縦割り断面において、モータの径方向に対して斜めになったことを特徴とする請求項１に記載のセグメント磁石である。
【０００７】
請求項３の発明は、磁路は、セグメント磁石のうちモータの中心軸と直交する面で切断した横割り断面において、モータの径方向に対して斜めになったことを特徴とする請求項１又は２に記載のセグメント磁石である。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のセグメント磁石を備えたことを特徴とするモータである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るセグメント磁石の磁路は、モータの径方向に対して斜めになっているので、磁路がモータの径方向を向いた従来のセグメント磁石に対して、大型化を抑えて磁石内部の磁路長を大きくすることができる。従って、本発明のセグメント磁石をモータに用いれば、モータの径方向の大型化を抑えてパーミアンスの向上が可能になり、出力トルクを向上させることができる。ここで、セグメント磁石の磁路は、縦割り断面においてモータの径方向に対して斜めにしてもよいし（請求項２の発明）、横割り断面においてモータの径方向に対して斜めにしてもよいし、その両方であってもよい（請求項３の発明）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。本実施形態のモータ３０は、例えばブラシレスＤＣモータであってステータ３１の中心に、図１に示した回転子１０を備える。ステータ３１は、円筒体の内周面から複数のティース３２を内側に突出させた構造をなし、各ティース３２には巻線３３が巻回されている。
【００１１】
回転子１０は、例えば複数の珪素鋼板を積層してなる円柱体１１の中心に軸体１２を貫通した構造になっている。円柱体１１の外周面を周方向で均等分した位置には、複数の界磁用のセグメント磁石１３が例えば接着剤にて固定されている。そして、それら複数のセグメント磁石１３の外側を覆うように円筒状の飛散防止壁１４が嵌合されている。
【００１２】
各セグメント磁石１３は、焼結部材で構成された永久磁石であり、図２に示すように瓦状をなしている。具体的には、例えば、円柱体１１（図１参照）の外側に嵌合可能な筒体を複数に縦割り分割してなり、円柱体１１に密着した内側円弧面２１と、飛散防止壁１４の内周面に密着した外側円弧面２２（図１参照）とを有する。また、セグメント磁石１３は、モータ３０の軸方向から見た形状が、モータ３０の径方向より、周方向に長い扁平形状をなしている。
【００１３】
さて、セグメント磁石１３は、モータ３０の径方向に対して斜めになった磁路１５を有している。ここで、図２には、セグメント磁石１３のうちモータ３０の中心軸Ｊ１（図１参照）を含む面で切断した縦割り断面１６の一例が示されている。各セグメント磁石１３の磁路１５は、この縦割り断面１６において、モータ３０の径方向（図２の上下方向）に対して斜めになっている。具体的には、磁路１５は、モータ３０の径方向に対して４５度の角度（図２のθ）で傾いている。
【００１４】
また、図３には、セグメント磁石１３のうちモータ３０の中心軸Ｊ１と直交する面で切断した横割り断面１７が示されている。そして、各セグメント磁石１３の磁路１５は、横割り断面１７においてもモータ３０の径方向（図３の上下方向）に対して斜めになっている。具体的には、モータ３０の径方向に対して４５度の角度で傾いている。
【００１５】
即ち、本実施形態の各セグメント磁石１３は、縦割り断面１６と横割り断面１７の両断面において、モータ３０の径方向に対して斜め４５度の角度で傾いた方向に磁束が貫通するように磁路が形成されている。
【００１６】
また、セグメント磁石１３には、回転子１０の軸方向から見たときに、図１に示すように磁束（図１のセグメント磁石１３における矢印参照）が内側円弧面２１から外側円弧面２２に斜めに貫通したものと、磁束が外側円弧面２２から内側円弧面２１に斜めに貫通したものとが設けられている。さらに、セグメント磁石１３には、図４に示すように、回転子１０の側方から見たときに、磁束（図４におけるセグメント磁石１３の矢印参照）がセグメント磁石１３の軸方向の一端から他端に斜めに貫通したものと、磁束がセグメント磁石１３の軸方向の他端から一端に斜めに貫通したものとが設けられている。そして、モータ３０の回転子１０において各セグメント磁石１３は以下のように配置されている。
【００１７】
即ち、モータ３０を軸方向から見たときに、図１に示すように、回転子１０の周方向に沿って、磁束が内側円弧面２１から外側円弧面２２に斜めに貫通したものと、磁束が外側円弧面２２から内側円弧面２１に斜めに貫通したものとが交互に配置されると共に、隣り合ったセグメント磁石１３，１３同士の間でＳ・Ｎ極が隣接している。また、図４に示すように、回転子１０を側方から見ると、磁束がセグメント磁石１３の軸方向の一端から他端に斜めに貫通したものと、磁束がセグメント磁石１３の軸方向の他端から一端に斜めに貫通したものとが交互に配置されると共に、隣り合ったセグメント磁石１３，１３同士の間でＳ・Ｎ極が隣接している。
【００１８】
本実施形態のセグメント磁石１３及びモータ３０の構成は以上であって、次に作用効果について説明する。モータ３０を駆動すると、ステータ３１に備えた複数の巻線３３が励磁され、ステータ３１側のＳ極部分と回転子１０側のＮ極部分とが引き合うと共に、ステータ側のＮ極部分と回転子１０側のＳ極部分とが引き合う。そして、巻線３３の励磁パターンを逐次変更することで、ステータ３１側の磁束分布が変わり、これに追従するようにして回転子１０が回転して、所定のトルクが出力される。
【００１９】
ところで、モータ３０の出力トルクを向上させるために、パーミアンス（磁束の通り易さ）を大きくすることが望まれる。ここで、パーミアンスは、以下の式によって求められる。
【００２０】
Ｐ＝（σ／ｆ）×（Ｓｇ・Ｄｍ）／（Ｓｍ・Ｄｇ）    ・・・（式１）
【００２１】
Ｐ：パーミアンス
σ：漏れ係数
ｆ：起磁力損失係数
Ｄｍ：磁石内磁路長
Ｄｇ：ギャップの長さ
Ｓｍ：磁石の断面積
Ｓｇ：ギャップの断面積
【００２２】
ここで、本実施形態のセグメント磁石１３の磁路１５は、モータ３０の径方向に対して斜め方向を向いているので、磁路がモータの径方向を向いた従来のセグメント磁石に比べて長くなる。具体的には、本実施形態の各セグメント磁石１３は、縦割り断面１６と横割り断面１７の両方において、モータ３０の径方向に対して斜め４５度の角度で傾斜している。これにより、磁路がモータの径方向を向いた従来のセグメント磁石に比べ、本実施形態のセグメント磁石１３では、縦割り断面１６内における磁路長が１．４１４（＝１／ｃｏｓ４５）倍になると共に、横割り断面１７内における磁路長も１．４１４（＝１／ｃｏｓ４５）倍になる。
【００２３】
ところで、本実施形態では、図２及び図３に示したセグメント磁石１３における内外の円弧面２１、２２の間を貫通した磁路１５のみに関して磁路長の増加という効果を奏するが、縦割り断面１６及び横割り断面１７の角部を横切った磁路（図２の符合１５Ａ，１５Ｂ）に関しては磁路長の増加は望めない。
【００２４】
そこで、図５に示したように磁路１５Ｘがモータの径方向を向いた従来のセグメント磁石１３Ｘにおいて、内外の円弧面２１Ｘ、２２Ｘの間を貫通する全部の磁路１５Ｘに関して、斜めにすることで磁路長の増加を望む場合には、縦割り断面及び横割り断面の形状を、磁路の傾斜に合わせて平行四辺形にするか、その平行四辺形を含む大きさの矩形形状にすることが好ましい。
【００２５】
従って、例えば、縦割り断面１６において磁路１５をモータ３０の径方向に対して４５度の角度で傾斜させた場合には、セグメント磁石１３におけるモータ３０の径方向の厚さをＬ１とすると、Ｌ１（＝Ｌ１・ｔａｎ４５）だけ延長すればよい。より具体的には、セグメント磁石１３の厚さを２ｍｍ、横幅を１０ｍｍ、長さを６０ｍｍとすると、その長さを２（＝２・ｔａｎ４５）ｍｍだけ延長して６２ｍｍとすればよい。この場合、磁路長が上記の如く１．４１４（＝１／ｃｏｓ４５）倍になり、パーミアンスが４１．４％も増加する一方、体積増加は僅かに３．３３％に抑えることができる。横割り断面１７に関しても同様である。
【００２６】
このように本実施形態のセグメント磁石１３によれば、磁路がモータの径方向となった従来のモータに対して、大型化を抑えて磁路長を大きくすることができる。これにより、セグメント磁石１３を用いたモータ３０では、径方向の大型化を抑えてパーミアンスの向上が可能になり、出力トルクを向上させることができる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、セグメント磁石１３における縦割り断面１６と横割り断面１７の両方の断面において、磁路１５がモータ３０の径方向に対して斜めになっていたが、縦割り断面１６と横割り断面１７の何れか一方のみの断面において、磁路１５がモータ３０の径方向に対して斜めになった構成にしてもよい。
【００２８】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２９】
（１）前記実施形態のセグメント磁石１３の瓦形状をなしていたが、セグメント磁石の形状に関する限定はなく、例えば長板形状であってもよい。
【００３０】
（２）前記実施形態では、回転子１０は珪素鋼板を積層して構成されていたが、鉄板を積層して構成してもよい。
【００３１】
（３）前記実施形態の回転子１０は鋼板を積層して構成されていたが、例えば磁性粉体と絶縁部材との複合材料を成形して回転子を構成してもよい。
【００３２】
（４）前記実施形態では、回転子１０における円柱体１１の外周面に固定した構成であったが、回転子の内部に複数のセグメント磁石を埋設した磁石埋め込み型モータ（ＩＰＭモータ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｍｏｔｏｒ）に本発明を適用してもよい。
【００３３】
（５）前期実施形態では、セグメント磁石１３は回転子１０に備えられていたが、ステータ３１に備えられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータの断面図
【図２】セグメント磁石の縦割り断面を示した斜視図
【図３】セグメント磁石の横割り断面を示した斜視図
【図４】回転子の側面図
【図５】従来のセグメント磁石の縦割り断面を示した斜視図
【符号の説明】
【００３５】
１０  回転子
１２  軸体
１３  セグメント磁石
１５  磁路
１６  縦割り断面
１７  横割り断面
３０  モータ
【図１】
2005057964.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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