(57)【要約】【課題】コギングトルクの発生を防止しながら、高トルク化を図ることができるモータを提供する。【解決手段】モータは、ヨーク４の内周壁４ａに沿って巻線５が配設されたスロットレスのステータ２と、ステータ２の内側に回転可能に設けられるロータコア１１に、永久磁石が周方向に複数設けられてなるロータ３とを備える。永久磁石は、ロータコア１１の内部で径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石１３である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークの内周壁に沿って巻線が配設されたスロットレスのステータと、
前記ステータの内側に回転可能に設けられるロータコアに、永久磁石が周方向に複数設けられてなるロータとを備えたモータであって、
前記永久磁石は、前記ロータコアの内部で径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石であることを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記Ｖ字永久磁石は、４角柱状の一対の永久磁石を略Ｖ字形状に配置してなることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項２に記載のモータにおいて、
前記ロータコアには、一対で径方向内側に凸の略Ｖ字形状をなして一対の前記永久磁石を収容する収容孔が周方向に複数並んで形成され、
一対の前記収容孔の径方向内側端部には、互いに近接する側から延びて漏れ磁束を小さくするための内側延設部が形成され、
一対の前記収容孔の径方向内側端部における互いに離間する側では、前記収容孔を形成する壁面が前記永久磁石の長手方向の位置決めを行うことを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のモータにおいて、
前記ロータコアは、軸方向に複数のコアシートが積層されてなるものであって、
近接する前記内側延設部の間隔Ｔａは、
Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ（但し、Ｔｂは１枚のコアシートの板厚である）
を満たすように設定されたことを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のモータにおいて、
近接する前記内側延設部の間に形成されるブリッジ部の軸方向の厚さは他の部分より薄くされたことを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記ヨークにおける前記内周壁を形成する筒部の軸方向長さは、前記ロータコアの軸方向長さより長く設定されたことを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記ヨークの筒部は、環状の珪素鋼板が積層されてなることを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモータにおいて、
前記巻線を平角銅線とし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、ブラシレスのモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスのモータとしては、スロットレスのものがある（特許文献１参照）。このモータは、ヨークの内周壁に沿って巻線が配設されたスロットレス（コアレス）のステータと、ステータの内側に回転可能に設けられるロータコアの外周面に永久磁石が周方向に複数設けられてなるロータとを備える。このようなスロットレス（コアレス）のモータでは、コギングトルクの発生が防止される（コギングトルクが原理的にゼロとされる）。
【特許文献１】特開２００３−３１９５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のようなスロットレスのモータでは、コギングトルクの発生が防止されるが、高トルク化が困難であった。
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、コギングトルクの発生を防止しながら、高トルク化を図ることができるモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載の発明では、ヨークの内周壁に沿って巻線が配設されたスロットレスのステータと、前記ステータの内側に回転可能に設けられるロータコアに、永久磁石が周方向に複数設けられてなるロータとを備えたモータであって、前記永久磁石は、前記ロータコアの内部で径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石である。
【０００５】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のモータにおいて、前記Ｖ字永久磁石は、４角柱状の一対の永久磁石を略Ｖ字形状に配置してなる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のモータにおいて、前記ロータコアには、一対で径方向内側に凸の略Ｖ字形状をなして一対の前記永久磁石を収容する収容孔が周方向に複数並んで形成され、一対の前記収容孔の径方向内側端部には、互いに近接する側から延びて漏れ磁束を小さくするための内側延設部が形成され、一対の前記収容孔の径方向内側端部における互いに離間する側では、前記収容孔を形成する壁面が前記永久磁石の長手方向の位置決めを行う。
【０００６】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のモータにおいて、前記ロータコアは、軸方向に複数のコアシートが積層されてなるものであって、近接する前記内側延設部の間隔Ｔａは、Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ（但し、Ｔｂは１枚のコアシートの板厚である）を満たすように設定される。
【０００７】
請求項５に記載の発明では、請求項３又は４に記載のモータにおいて、近接する前記内側延設部の間に形成されるブリッジ部の軸方向の厚さは他の部分より薄くされる。
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のモータにおいて、前記ヨークにおける前記内周壁を形成する筒部の軸方向長さは、前記ロータコアの軸方向長さより長く設定される。
【０００８】
請求項７に記載の発明では、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータにおいて、前記ヨークの筒部は、環状の珪素鋼板が積層されてなる。
請求項８に記載の発明では、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のモータにおいて、前記巻線を平角銅線とした。
【０００９】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ステータは、ヨークの内周壁に沿って巻線が配設されたスロットレスのものであるため、コギングトルクの発生が防止される。しかも、永久磁石は、ロータコアの内部で径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石であるため、リラクタンストルクを有効に利用することができる。又、永久磁石は、上記のようなＶ字永久磁石であるため、単に周方向に沿って（ロータコアの外周面に）配設される曲線状等の永久磁石に比べて、その量を多くすることができる。これらのことから、高トルク化を図ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、前記Ｖ字永久磁石は、４角柱状の一対の永久磁石を略Ｖ字形状に配置してなるため、単純な形状の永久磁石を用いてロータを容易に得ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、一対の収容孔の径方向内側端部には、互いに近接する側から延びて漏れ磁束を小さくするための内側延設部が形成されるため、漏れ磁束（磁石のＮ極から直ぐに自身のＳ極に向かう磁束）が小さくなる。よって、更に高トルク化を図ることができる。又、近接する内側延設部の間にロータコアの一部としてブリッジ部が形成されることによりロータコアの剛性が高くなる。又、一対の収容孔の径方向内側端部における互いに離間する側では、収容孔を形成する壁面にて永久磁石の長手方向の位置決めが行われるため、永久磁石のがたつきが防止される。よって、前記ブリッジ部に永久磁石が衝突するといったことが防止され、ブリッジ部の変形等を防止することができる。又、永久磁石の位置が安定するため、安定したトルク特性（出力）を得ることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、近接する前記内側延設部の間隔Ｔａは、Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ（但し、Ｔｂは１枚のコアシートの板厚である）を満たすように設定されるため、ロータコア（ブリッジ部）の剛性を保ちながら、漏れ磁束を小さくすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、近接する前記内側延設部の間に形成されるブリッジ部の軸方向の厚さは他の部分より薄くされるため、漏れ磁束が更に小さくなる。
請求項６に記載の発明によれば、ヨークにおける内周壁を形成する筒部の軸方向長さは、ロータコアの軸方向長さより長く設定されるため、ヨークの磁気飽和が緩和される。
【００１４】
請求項７に記載の発明によれば、ヨークの筒部は、環状の珪素鋼板が積層されてなるため、ヨークでの鉄損を小さくすることができる。
請求項８に記載の発明によれば、巻線を平角銅線としたため、巻線同士の間に生じる隙間を小さくすることができ、磁気的ギャップを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上詳述したように、本発明によれば、コギングトルクの発生を防止しながら、高トルク化を図ることができるモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図３に従って説明する。図１及び図２に示すように、モータ１は、ステータ２とロータ３とを備える。
ステータ２は、スロットレス（コアレス）のものであって、モータ１のハウジングの一部を構成する一対のエンドハウジングＥ（図２参照）と、同じくハウジングの一部を構成するヨーク４と、そのヨーク４の内周壁４ａに沿って配設される巻線５とを備える。本実施の形態のヨーク４は、その全体が円筒状で筒部を構成している。又、本実施の形態のヨーク４は、複数の環状の珪素鋼板が軸方向に積層されることで円筒状に形成されている。尚、図２では、珪素鋼板同士の境界線の図示を省略している。そして、ヨーク４の軸方向両端部には、その開口を閉塞するようにエンドハウジングＥが固定されている。巻線５は、周方向に複数の環状が形成されるように配置され、モールド樹脂材６にてヨーク４の内周壁４ａに対して固定（封止）されている。尚、図１では、巻線５及びモールド樹脂材６のハッチングを省略している。又、図２では、巻線５及びモールド樹脂材６をまとめて模式的に図示し、そのハッチングを省略している。又、本実施の形態の巻線５及びモールド樹脂材６は、図２に示すように、その軸方向長さが、ヨーク４（筒部）の軸方向長さより、短くなるように設定され、ヨーク４の軸方向両端部が巻線５及びモールド樹脂材６より軸方向に突出するように配置されている。
【００１７】
ロータ３は、ロータコア１１と、回転軸１２と、複数のＶ字永久磁石１３とを備え、そのロータコア１１が巻線５の内側に配置されるように回転軸１２が一対のエンドハウジングＥに対して回転可能に支持されている。
【００１８】
ロータコア１１は、それぞれ複数の円盤状のコアシートが積層されて形成されている。尚、図２では、コアシート同士の境界線の図示を省略している。ロータコア１１は、図２に示すように、その軸方向長さが、ヨーク４（筒部）の軸方向長さや巻線５及びモールド樹脂材６の軸方向長さより、短くなるように設定され、ヨーク４の軸方向両端部や巻線５及びモールド樹脂材６の軸方向両端部がロータコア１１より軸方向に突出するように配置されている。又、ロータコア１１の軸中心には、図１に示すように、回転軸１２が嵌着される中心孔１１ａが形成されている。
【００１９】
又、ロータコア１１には、一対で径方向内側に凸の略Ｖ字形状をなす収容孔２１ａ，２１ｂが、周方向に６対並んで形成されている。各収容孔２１ａ，２１ｂの両端部には、漏れ磁束（磁石のＮ極から直ぐに自身のＳ極に向かう磁束）を小さくすべく延設された内側延設部２２及び外側延設部２３が（孔の一部として）形成されている（図３参照）。詳しくは、図３に示すように、一対の収容孔２１ａ，２１ｂの径方向内側端部には、互いに近接する側（前記端部の略半分）から延びて漏れ磁束を小さくするように内側延設部２２が形成されている。この一対の内側延設部２２は、その最も近接する部分が平行に（径方向に）延びるように形成されている。又、近接する内側延設部２２の間隔（近接する内側延設部２２の間に形成されるブリッジ部２４の幅）Ｔａは、前記コアシートの板厚Ｔｂ（図示略）以上且つ板厚Ｔｂの２倍以下（Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ）を満たすように設定され、本実施の形態では、間隔Ｔａが板厚Ｔｂと同じに設定されている。又、一対の収容孔２１ａ，２１ｂの径方向外側端部には、互いに近接する側から延びて漏れ磁束を小さくするように外側延設部２３が形成されている。
【００２０】
そして、（内側延設部２２及び外側延設部２３を除く）収容孔２１ａ，２１ｂには、径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石１３が収容保持されている。本実施の形態では、Ｖ字永久磁石１３は、４角柱状の一対の永久磁石２５ａ，２５ｂを各収容孔２１ａ，２１ｂに収容することで略Ｖ字形状に配置してなる。この永久磁石２５ａ，２５ｂは、図３に示すように、一対の収容孔２１ａ，２１ｂの径方向内側端部における互いに離間する側で、収容孔２１ａ，２１ｂを形成する壁面２６にて（軸方向から見て）長手方向の位置決めが行われている。即ち、内側延設部２２が形成されていない側の壁面２６は永久磁石２５ａ，２５ｂの長手方向の近づく側の移動を規制するストッパーの役割を果たしている。又、本実施の形態では、前記壁面２６と同様に、収容孔２１ａ，２１ｂの径方向外側端部で、壁面２７が永久磁石２５ａ，２５ｂの長手方向の離れる側の移動を規制するストッパーの役割を果たしている。又、隣り合うＶ字永久磁石１３は、Ｎ極とＳ極が逆に設定される。
【００２１】
このように構成されるモータ１では、巻線５への電流供給に基づきステータ２が作り出す回転磁界とロータ３との間のマグネットトルクと、ロータ３、詳しくはロータコア１１におけるＶ字永久磁石１３の内側（径方向外側）に形成される磁路に基づくリラクタンストルクとにより、ロータ３が回転駆動される。
【００２２】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）ステータ２は、ヨーク４の内周壁４ａに沿って巻線５が配設されたスロットレスのものであるため、コギングトルクの発生が防止される（コギングトルクが原理的にゼロとされる）。しかも、ロータ３に設けられる永久磁石は、ロータコア１１の内部で径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石１３であるため、Ｖ字永久磁石１３の内側（径方向外側）に形成される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ができる。又、Ｖ字永久磁石１３は、単に周方向に沿って（ロータコアの外周面に）配設される曲線状の永久磁石に比べて、その量を多くすることができる。これらのことから、モータ１の高トルク化を図ることができる。
【００２３】
（２）Ｖ字永久磁石１３は、４角柱状の一対の永久磁石２５ａ，２５ｂを各収容孔２１ａ，２１ｂに収容することで略Ｖ字形状に配置してなるため、単純な形状の永久磁石２５ａ，２５ｂを用いてロータ３を容易に得ることができる。
【００２４】
（３）一対の収容孔２１ａ，２１ｂの径方向内側端部には、互いに近接する側（前記端部の略半分）から延びて漏れ磁束を小さくするための内側延設部２２が形成されるため、漏れ磁束（磁石のＮ極から直ぐに自身のＳ極に向かう磁束）が小さくなる。よって、更に高トルク化を図ることができる。又、近接する内側延設部２２の間にブリッジ部２４が形成されることにより、例えば、収容孔を（一対でなく）連続したＶ字形状とした場合に比べて、ロータコア１１の剛性が高くなる。又、一対の収容孔２１ａ，２１ｂの径方向内側端部における互いに離間する側では、収容孔２１ａ，２１ｂを形成する壁面２６にて（軸方向から見て）永久磁石２５ａ，２５ｂの長手方向の位置決めが行われるため、永久磁石２５ａ，２５ｂのがたつきが防止される。よって、ブリッジ部２４に永久磁石２５ａ，２５ｂが衝突するといったことが防止され、ブリッジ部２４の変形等を防止することができる。又、永久磁石２５ａ，２５ｂの位置が安定するため、安定したトルク特性（出力）を得ることができる。
【００２５】
（４）近接する内側延設部２２の間隔（近接する内側延設部の間に形成されるブリッジ部２４の幅）Ｔａがコアシートの板厚Ｔｂ（図示略）と同じに設定されるため、ロータコア１１（ブリッジ部２４）の剛性を保ちながら、漏れ磁束を小さくすることができる。
【００２６】
（５）ヨーク４（筒部）の軸方向長さが、ロータコア１１の軸方向長さより長く設定されるため、ヨーク４の磁気飽和が緩和される。よって、更に高トルク化を図ることができる。又、ヨーク４（筒部）の軸方向両端部が巻線５及びモールド樹脂材６やロータコア１１より軸方向に突出するように配置されるため、エンドハウジングＥの形状を簡単なものとしながら、エンドハウジングＥのヨーク４（軸方向端部）への組み付けを容易とすることができる。言い換えると、例えば、ヨーク４（筒部）の軸方向両端部がロータコア１１より軸方向に突出していないと、エンドハウジングの形状や組み付けが複雑となるが、これを回避することができる。
【００２７】
（６）ヨーク４（筒部）は、環状の珪素鋼板が積層されてなるため、ヨーク４での鉄損を小さくすることができる。よって、モータ１を、特に高速運転を行う製品の用途に適したものとすることができる。
【００２８】
上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、ブリッジ部２４をロータコア１１の他の部分と同じ厚さで形成したが、図４に示すように、ブリッジ部３１は他の部分と段差を有し、その軸方向の厚さが他の部分より薄くなくようにしてもよい。このようにすると、ブリッジ部３１の断面積が小さくなり、漏れ磁束が更に小さくなる。又、この例では、各コアシートのブリッジ部３１に対応した部分の厚さが他の部分よりそれぞれ薄くされることで、ブリッジ部３１の軸方向の厚さ（軸方向に形成される複数の隙間を除いた厚さ）が他の部分より薄くされている。よって、例えば、コアシートのブリッジ部３１に対応した部分をプレス等で潰し加工することにより、容易にこのロータコアを形成することができる。
【００２９】
又、上記実施の形態及び別例（図４参照）では、ロータコア１１は、複数の円盤状のコアシートが積層されて形成されるとしたが、磁性粉体を焼結して形成してもよい。このようにすると、更に低鉄損化を図ることができる。又、この場合、ブリッジ部の軸方向の厚さを他の部分より単純に薄くしてもよい。このようにしても、ブリッジ部の断面積が小さくなり、漏れ磁束が更に小さくなる。
【００３０】
・上記実施の形態では、巻線５を断面が円形なものとしたが、これに限定されず、図５に示すように、巻線４１を平角銅線（断面が長方形）としてもよい。この例の巻線４１（平角銅線）は、その長辺が上記実施の形態の巻線５の直径より大きく、且つその短辺が上記実施の形態の巻線５の直径より小さく設定されている。そして、巻線４１は、ヨーク４の軸直交方向の断面（図５参照）において、その短辺（扁平方向）がヨーク４の径方向に沿って配設されている。
【００３１】
このようにすると、巻線４１同士の間に生じる隙間を（断面が円形のものに比べて）小さくすることができ、磁気的ギャップを小さくすることができる。よって、磁束をより有効に利用でき、更に高トルク化を図ることができる。
【００３２】
・上記実施の形態では、巻線５（４１）は、モールド樹脂材６にてヨーク４の内周壁４ａに対して固定されるとしたが、ヨーク４の内周壁４ａに対して固定されれば、巻線５（４１）を他の構造で固定するように変更してもよい。
【００３３】
・上記実施の形態では、一対の収容孔２１ａ，２１ｂの径方向内側端部には、内側延設部２２が形成されるとしたが、内側延設部２２が形成されていない形状に変更してもよい。又、内側延設部２２は、漏れ磁束を小さくし、且つ永久磁石２５ａ，２５ｂの長手方向の位置決めを行う壁面２６と同様の壁面が形成される形状であれば、他の形状に変更してもよい。
【００３４】
・上記実施の形態では、近接する内側延設部２２の間隔（近接する内側延設部の間に形成されるブリッジ部２４の幅）Ｔａがコアシートの板厚Ｔｂと同じに設定されるとしたが、近接する内側延設部２２の間隔Ｔａがコアシートの板厚Ｔｂ以上且つ板厚Ｔｂの２倍以下（Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ）を満たすように設定されれば変更してもよい。このようにしても、ロータコア１１の剛性を保ちながら、漏れ磁束を小さくすることができる。
【００３５】
・上記実施の形態では、Ｖ字永久磁石１３は、４角柱状の一対の永久磁石２５ａ，２５ｂを略Ｖ字形状に配置してなるとしたが、略Ｖ字形状に一体成形されたＶ字永久磁石に変更してもよい。尚、この場合、収容孔２１ａ，２１ｂの形状をＶ字永久磁石に応じて変更する必要がある。
【００３６】
・上記実施の形態では、ヨーク４（筒部）は、環状の珪素鋼板が積層されてなるとしたが、これに限定されず、他の材質（素材）や他の構造（他の製造工程を経て形成されたもの）に変更してもよい。例えば、他の環状の鋼板を用いたものに変更してもよく、特に材質を低炭素鋼とすると、積層方向への磁気抵抗が（たんなる鋼板と比較して）小さくなり、磁気飽和が緩和される。よって、更に高トルク化を図ることができる。即ち、モータ１を、高トルクで低速運転を行う製品の用途に適したものとすることができる。
【００３７】
・上記実施の形態では、ヨーク４はその全体が円筒状で筒部を構成しているとしたが、ヨークを有底筒状（円筒状の筒部と、その一端を閉塞する底部とからなる形状）のものに変更してもよい。
【００３８】
・上記実施の形態のＶ字永久磁石１３（一対の永久磁石２５ａ，２５ｂ）の数（６個）等の数値は適宜変更してもよい。
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００３９】
（イ）請求項５に記載のモータにおいて、前記ロータコアは、軸方向に複数のコアシートが積層されてなるものであって、各前記コアシートの前記ブリッジ部に対応した部分の厚さが他の部分よりそれぞれ薄くされることで、前記ブリッジ部の軸方向の厚さが他の部分より薄くされたことを特徴とするモータ。このようにすると、例えば、コアシートのブリッジ部に対応した部分をプレス等で潰し加工することにより、容易にロータコアを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態におけるステータ及びロータの要部断面図。
【図２】本実施の形態におけるモータの模式断面図。
【図３】本実施の形態におけるロータの一部拡大図。
【図４】別例におけるロータの一部拡大図。
【図５】別例における巻線を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４１】
２…ステータ、３…ロータ、４…ヨーク（筒部）、４ａ…内周壁、５，４１…巻線、１１…ロータコア、１３…Ｖ字永久磁石、２１ａ，２１ｂ…収容孔、２２…内側延設部、２５ａ，２５ｂ…永久磁石、２６…壁面、３１…ブリッジ部。
【図１】
2005287285.tif 000003
【図２】
2005287285.tif 000004
【図３】
2005287285.tif 000005
【図４】
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【図５】
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