(57)【要約】    【課題】  組み付け性が高く、強力な磁束密度を有する磁石を用い得るブラシレスＤＣモータを提供する。    【解決手段】  リング磁石２２Ａ、２２Ｂの櫛歯２２ｂにセグメント磁石２８を収容することで回転子２０を製造できるため、磁石の組み付け性が高い。また、磁力の小さいリング磁石２２Ａ、２２Ｂに磁力の大きいセグメント磁石２８を組み込むため、回転子２０で強力な磁束密度を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の外周又は固定子の内周に磁石を有するモータにおいて、
回転子又は固定子がリング磁石からなり、該リング磁石に設けられた凹部にセグメント磁石を収容したことを特徴とするモータ。
【請求項２】
回転子の外周に磁石を有するモータにおいて、
回転子が一対のリング磁石からなり、該リング磁石に設けられた櫛歯の凹部にセグメント磁石を収容し、該一対のリング磁石の櫛歯先端を当接させたことを特徴とするモータ。
【請求項３】
回転子の外周に磁石を有するモータにおいて、
回転子がリング磁石からなり、該リング磁石の外周であって軸線方向へ設けられた凹部にセグメント磁石を収容したことを特徴とするモータ。
【請求項４】
前記リング磁石は、複数個のリング磁石からなることを特徴とする請求項３のモータ。
【請求項５】
前記セグメント磁石は、前記回転子に対して周方向に極の中心になる位置に配置したことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１のモータ。
【請求項６】
前記リング磁石に対してスキュー着磁を行ったことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の外周又は固定子の内周に磁石を有するモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスＤＣモータのロータ（回転子）には、図７（Ａ）に示すように回転子１２０の表面に棒状のセグメント磁石２８を複数枚配置した物の他、図７（Ｂ）に示すように回転子１２０の表面に筒形状に形成された異方性のリング磁石２２を配置した物が用いられている。リング磁石には、例えば、周方向に交互に異極を単に径方向に着磁したラジアル異方性リング磁石や、径方向から磁石に入った磁束が周方向に曲がって入って来た径方向に出ていく極異方性リング磁石があり（下記、非特許文献１参照）、これらはいずれもブラシレスＤＣモータのロータ（回転子）等に用いられている。
【非特許文献１】日立金属株式会社、同社のインターネットホームページ、製品情報／マグネット／ネオジム系焼結異方性リング磁石［平成１５年６月６日検索］、インターネット＜URL;http://www.hitachi-metals.co.jp/prod/prod03/p03_01_d.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
セグメント磁石を用いる場合には、セグメント磁石自身の磁力が強いので、コギングトルク及びトルクリプルを低減するために、周方向の位置決め精度が要求されるが、精度を確保するために組み付け性が低下した。さらに、コギングトルク及びトルクリプルを低減する目的で、スキューを付けるためには、セグメント磁石を軸線に対して斜めに配置する必要があり、組み付けが非常に困難になる。
【０００４】
一方、リング磁石は、組み付けた後に着磁することが可能であるため、組み付け性が高く、また、スキュー着磁が容易である反面、セグメント磁石と比較して樹脂で固められているため磁力が弱いという課題があった。
【０００５】
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り、その目的とするところは、組み付け性が高く、強力な磁束密度を有する磁石を用い得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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、回転子の外周又は固定子の内周に磁石を有するモータにおいて、
回転子又は固定子がリング磁石からなり、該リング磁石に設けられた凹部にセグメント磁石を収容したことを技術的特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、回転子の外周に磁石を有するモータにおいて、
回転子が一対のリング磁石からなり、該リング磁石に設けられた櫛歯の凹部にセグメント磁石を収容し、該一対のリング磁石の櫛歯先端を当接させたことを技術的特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、回転子の外周に磁石を有するモータにおいて、
回転子がリング磁石からなり、該リング磁石の外周であって軸線方向へ設けられた凹部にセグメント磁石を収容したことを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１のモータは、リング磁石の凹部にセグメント磁石を収容することで回転子又は固定子を製造できるため、磁石の組み付け性が高い。また、磁力の小さいリング磁石に磁力の大きいセグメント磁石を組み込むため、回転子又は固定子で強力な磁束密度を得ることができる。更に、リング磁石の凹部にセグメント磁石を収容してあるため、セグメント磁石が剥がれても、凹部が回り止めの役割を果たし安全性が向上する。従って、電気式動力舵取装置等のモータに用いる際には、機械的信頼性を高めることができる。また更に、組み付け後着磁が可能なリング磁石を用いているため、磁束を周方向に均一化するためのスキュー着磁が容易に行え、コギングトルク及びトルクリプルを低減して滑らかな回転を実現できる。
【００１０】
請求項２のモータは、リング磁石の櫛歯の凹部にセグメント磁石を収容することで回転子を製造できるため、磁石の組み付け性が高い。また、磁力の小さいリング磁石に磁力の大きいセグメント磁石を組み込むため、回転子で強力な磁束密度を得ることができる。更に、リング磁石の櫛歯の凹部にセグメント磁石を収容してあるため、セグメント磁石が剥がれても、凹部が回り止めの役割を果たし安全性が向上する。更に、１対のリング磁石に設けられた櫛歯の凹部にセグメント磁石を収容してあるため、リング磁石同士が分離しても、セグメント磁石でリング磁石の回り止めができ安全性が向上する。従って、電気式動力舵取装置等のモータに用いる際には、機械的信頼性を高めることができる。また更に、組み付け後着磁が可能なリング磁石を用いているため、磁束を周方向に均一化するためのスキュー着磁が容易に行え、コギングトルク及びトルクリプルを低減して滑らかな回転を実現できる。
【００１１】
請求項３のモータは、リング磁石の凹部にセグメント磁石を収容することで回転子を製造できるため、磁石の組み付け性が高い。また、磁力の小さいリング磁石に磁力の大きいセグメント磁石を組み込むため、回転子で強力な磁束密度を得ることができる。更に、リング磁石の凹部にセグメント磁石を収容してあるため、セグメント磁石が剥がれても、凹部が回り止めの役割を果たし安全性が向上する。従って、電気式動力舵取装置等のモータに用いる際には、機械的信頼性を高めることができる。また更に、組み付け後着磁が可能なリング磁石を用いているため、磁束を周方向に均一化するためのスキュー着磁が容易に行え、コギングトルク及びトルクリプルを低減して滑らかな回転を実現できる。
【００１２】
また、請求項３のモータを複数個のリング磁石で構成した際に、複数個のリング磁石に設けられた凹部にセグメント磁石を収容してあるため、リング磁石同士が分離しても、セグメント磁石でリング磁石の回り止めができ安全性が向上する。
【００１３】
セグメント磁石を回転子から見て周方向に極の中心に、軸線と平行になるように配置することで、極の中心に磁力の強いセグメント磁石を配置し、極と極との間に磁力の弱いリング磁石を配置することになるため、滑らかな磁束の切り替わりを作り出すことができ、モータを滑らかに回転させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のＤＣモータの実施形態について図を参照して説明する。
[第１実施形態]
図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態に係るブラシレスＤＣモータ１０について説明する。このブラシレスＤＣモータ１０は、電気式動力舵取装置の操舵アシスト用に用いられる。
図３にブラシレスＤＣモータ１０の断面を示す。ブラシレスＤＣモータ１０は、主に、回転軸１２の外周にリング磁石２２及びセグメント磁石２８を設けて成る回転子２０と、この回転子２０の全周囲に設けられた固定子３０とから構成されている。なお、これらを収容するハウジングは、図３において省略されている。
【００１５】
ブラシレスＤＣモータ１０の回転子２０は、回転軸１２を中心に回転可能に設けられており、この回転軸１２はリング磁石２２の穴部２２ａを貫通してこのリング磁石２２とともに回転することで回転子２０として機能するように構成されている。即ち、固定子３０による回転界磁によって当該回転子２０が回転することにより発生する回転力を、回転軸１２からモータトルクとして出力可能に構成されている。
【００１６】
固定子３０は、円環状に形成された強磁性体からなる積層鋼板を積み重ねた円筒形状に構成されており、その内側には回転界磁を発生させるコイル３４を巻回するため、複数のスロット３２が形成されている。
【００１７】
第１実施形態に係る回転子２０を構成するリング磁石及びセグメント磁石について、図１及び図２を参照して説明する。図１（Ａ）は、第１実施形態のブラシレスＤＣモータ１０の回転子２０の断面図であり、図１（Ｂ）は、回転子２０の側面図である。図１（Ａ）は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面に相当する。図２は、回転子２０を構成するリング磁石及びセグメント磁石の組み立て図である。
【００１８】
図２に示すように、１対のリング磁石２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ、中央に穴部２２ａが設けられ、櫛歯２２ｂがそれぞれ対向するように設けられている。各櫛歯２２ｂの間には、棒状のセグメント磁石２８を収容するための凹部２２ｃが形成されている。リング磁石２２Ａ、２２Ｂの凹部２２ｃは、セグメント磁石２８を回転子２０から見て周方向に極の中心に、軸線と平行になるよう配置できるように形成されている。ここで、リング磁石２２Ａの櫛歯２２ｂの先端と、リング磁石２２Ｂの櫛歯２２ｂとを当接させ、リング磁石２２Ａの櫛歯２２ｂ、２２ｂの間の凹部２２ｃとリング磁石２２Ｂの櫛歯２２ｂ、２２ｂの間の凹部２２ｃとに、セグメント磁石２８を収容することで、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、回転子２０を構成する。上述したようにリング磁石２２Ａ、２２の凹部２２ｃにセグメント磁石２８を収容することで、セグメント磁石２８を回転子２０から見て周方向に極の中心に、軸線と平行になるように配置できる。
【００１９】
図１（Ｂ）に示す回転子２０に組み付け後、リング磁石２２Ａ、２２Ｂの着磁を行う。この際に、図中Ｓで示すように軸線方向に対して斜めに着磁することで、スキュー着磁を行う。ここでは、リング磁石２２Ａ、２２Ｂを回転軸１２に組み付けた後に着磁を行ったが、組み付け前に着磁することも可能である。
【００２０】
なお、第１実施形態では、リング磁石２２Ａ、２２Ｂは、例えば、ネオジウム・鉄・ホウ素や、サマリウム・コバルトからなるボンド磁石（ゴム磁石、プラスチック磁石等）として構成されている。一方、セグメント磁石２８は、例えば、ネオジウム・鉄・ホウ素や、サマリウム・コバルトからなる磁石から構成される。リング磁石２２Ａ、２２Ｂは、樹脂等で固められているため、セグメント磁石２８よりも磁力が弱い。また、セグメント磁石２８は着磁された状態で組み付けられる。
【００２１】
第１実施形態のブラシレスＤＣモータ１０によれば、リング磁石２２Ａ、２２Ｂの櫛歯２２ｂの凹部２２ｃにセグメント磁石２８を収容することで回転子２０を製造できるため、磁石の組み付け性が高い。また、磁力の小さいリング磁石２２Ａ、２２Ｂに磁力の大きいセグメント磁石２８を組み込むため、回転子２０で強力な磁束密度を得ることができる。更に、リング磁石２２の櫛歯２２ｂの凹部２２ｃにセグメント磁石２８を収容してあるため、セグメント磁石２８が剥がれても、凹部２２ｃが回り止めの役割を果たし安全性が向上する。更に、１対のリング磁石２２Ａ、２２Ｂに設けられた櫛歯２２ｂの凹部２２ｃにセグメント磁石２８を収容してあるため、リング磁石２２Ａ、２２Ｂ同士が分離しても、櫛歯２２ｂの凹部２２ｃに収容したセグメント磁石２８でリング磁石２２Ａ、２２Ｂの回り止めができ安全性が向上する。従って、電気式動力舵取装置等のモータに用いる際に、機械的信頼性を高めることができる。また更に、組み付け後着磁が可能なリング磁石２２を用いているため、周方向の磁束を均一化するスキュー着磁が容易に行え、コギングトルク及びトルクリプルを低減して滑らかな回転を実現できる。
【００２２】
更に、セグメント磁石２８は、回転子２０から見て周方向に極の中心に、軸線と平行になるように配置されている。このため、極の中心に磁力の強いセグメント磁石２８を配置し、極と極との間に磁力の弱いリング磁石２２Ａ、２２Ｂを配置することになるため、滑らかな磁束の切り替わりを作り出すことができ、ＤＣモータを滑らかに回転させることが可能となる。
【００２３】
[第２実施形態]
図４及び図５を参照して本発明の第２実施形態に係るブラシレスＤＣモータ１０について説明する。このブラシレスＤＣモータ１０は、電気式動力舵取装置の操舵アシスト用に用いられる。
図５にブラシレスＤＣモータ１０の断面を示す。ブラシレスＤＣモータ１０は、主に、回転軸１２の外周にリング磁石２２及びセグメント磁石２８を設けて成る回転子２０と、この回転子２０の全周囲に設けられた固定子３０とから構成されている。ブラシレスＤＣモータ１０の回転子２０は、回転軸１２を中心に回転可能に設けられており、この回転軸１２はリング磁石２２の穴部２２ａを貫通してこのリング磁石２２とともに回転することで回転子２０として機能するように構成されている。固定子３０は、積層鋼板を積み重ねた円筒形状に構成されており、その内側には回転界磁を発生させるコイル３４を巻回するため、複数のスロット３２が形成されている。
【００２４】
第２実施形態に係る回転子２０を構成するリング磁石及びセグメント磁石について、図４を参照して説明する。図４（Ａ）は第２実施形態のブラシレスＤＣモータの回転子２０を構成するリング磁石の断面図であり、図４（Ｂ）は回転子２０の断面図であり、図４（Ｃ）は回転子２０の側面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ｃ）のＢ−Ｂ断面に相当する。
【００２５】
１対のリング磁石２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ中央に穴部２２ａが設けられ、外周にセグメント磁石２８を回転子２０から見て周方向に極の中心に、軸線と平行になるように配置できるように凹部２２ｄが形成されている。ここで、リング磁石２２Ａの側端とリング磁石２２Ｂの側端とを当接させ、リング磁石２２Ａ、２２Ｂの凹部２２ｄにセグメント磁石２８を収容することで、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、回転子２０を構成する。上述したようにリング磁石２２Ａ、２２Ｂの凹部２２ｄにセグメント磁石２８を収容することで、セグメント磁石２８を回転子２０から見て周方向に極の中心に、軸線と平行になるように配置できる。
【００２６】
図４（Ｃ）に示す回転子２０に組み付け後、リング磁石２２の着磁を行う。この際に、図中Ｓで示すように軸線方向に対して斜めに着磁することで、スキュー着磁を行う。
【００２７】
第２実施形態のブラシレスＤＣモータ１０では、リング磁石２２Ａ、２２Ｂの凹部２２ｄにセグメント磁石２８を収容することで回転子２０を製造できるため、セグメント磁石の組み付け性が高い。また、磁力の小さいリング磁石２２Ａ、２２Ｂに磁力の大きいセグメント磁石２８を組み込むため、回転子２０で強力な磁束密度を得ることができる。更に、リング磁石２２Ａ、２２Ｂの凹部２２ｄにセグメント磁石２８を収容してあるため、セグメント磁石２８が剥がれても、凹部２２ｄが回り止めの役割を果たし安全性が向上する。従って、電気式動力舵取装置等のモータに用いる際には、機械的信頼性を高めることができる。また更に、組み付け後着磁が可能なリング磁石２２を用いているため、周方向の磁束を均一化するスキュー着磁が容易に行え、コギングトルク及びトルクリプルを低減して滑らかな回転を実現できる。
【００２８】
また、回転子２０を２個のリング磁石２２Ａ、２２Ｂで構成し、複数個のリング磁石２２Ａ、２２Ｂに設けられた凹部２２ｄにセグメント磁石２８を収容してあるため、リング磁石２２Ａ、２２Ｂ同士が分離しても、セグメント磁石２８でリング磁石２２Ａ、２２Ｂの回り止めができ安全性が向上する。なお、第１実施形態では、回転子２０を一対のリング磁石２２Ａ、２２Ｂで構成したが、第２実施形態では、３個以上のリング磁石を用いても容易に構成できる利点があり、軸方向に長さのあるＤＣモータに好適に用いることができる。
【００２９】
[第３実施形態]
図６を参照して本発明の第３実施形態に係るＤＣモータ１００について説明する。
上述した第１実施形態、第２実施形態では、回転子２０側にリング磁石及びセグメント磁石を配置した。これに対して、第３実施形態では、固定子３０側にリング磁石及びセグメント磁石を用いている。
【００３０】
図６（Ｂ）は、第３実施形態に係るＤＣモータ１００の断面を示している。
ＤＣモータ１００は、主に、回転軸１２０の外周に固定された回転子２０と、内周にリング磁石２２及びセグメント磁石２８を設けて成る固定子３０とから構成されている。回転子２０は、積層鋼板を積み重ねた円筒形状に構成されており、その外側には回転界磁を発生させるコイル３４を収容するスロット２６が形成されている。
【００３１】
図６（Ａ）は、ＤＣモータの固定子３０を構成するリング磁石及びセグメント磁石の断面図である。
リング磁石２２は、内周にセグメント磁石２８を固定子３０から見て周方向に極の中心に、軸線と平行になるように配置できるように凹部２２ｅが形成されている。リング磁石２２の凹部２２ｅにセグメント磁石２８を収容することで、セグメント磁石２８を固定子３０から見て周方向に極の中心に、軸線と平行になるように配置する。図示しないが、リング磁石２２の内周には第１、第２実施形態と同様にスキュー着磁が行われている。
【００３２】
第３実施形態では、リング磁石２２の凹部２２ｅにセグメント磁石２８を収容することで固定子３０を製造できるため、磁石の組み付け性が高い。また、磁力の小さいリング磁石２２に磁力の大きいセグメント磁石２８を組み込むため、固定子３０で強力な磁束密度を得ることができる。更に、リング磁石２２の凹部２２ｅにセグメント磁石２８を収容してあるため、セグメント磁石２８が剥がれても、凹部２２ｅが回り止めの役割を果たし安全性が向上する。従って、電気式動力舵取装置等のモータに用いる際には、機械的信頼性を高めることができる。また更に、組み付け後着磁が可能なリング磁石を用いているため、周方向の磁束を均一化するスキュー着磁が容易に行え、コギングトルク及びトルクリプルを低減して滑らかな回転を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
上述した実施形態では、本発明の構成をブラシレスＤＣモータに適用した例を挙げたが、本発明は、各種のＤＣモータの他、磁石を用いる種々のモータに適用可能であることは言うまでもない。更に、第１、第２実施形態では、リング磁石は一対（２個）のものを用いたが、１個のリング磁石でも構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１（Ａ）は第１実施形態のブラシレスＤＣモータの回転子の断面図であり、図１（Ｂ）は回転子の側面図である。
【図２】回転子を構成するリング磁石及びセグメント磁石の組み立て図である。
【図３】第１実施形態に係るブラシレスＤＣモータの断面図である。
【図４】図４（Ａ）は第２実施形態のブラシレスＤＣモータの回転子を構成するリング磁石の断面図であり、図４（Ｂ）は回転子の断面図であり、図４（Ｃ）は回転子の側面図である。
【図５】第２実施形態に係るブラシレスＤＣモータの断面図である。
【図６】図６（Ａ）は第３実施形態のＤＣモータの固定子を構成するリング磁石及びセグメント磁石の断面図であり、図６（Ｂ）は第３実施形態に係るＤＣモータの断面図である。
【図７】図７（Ａ）は従来技術に係るセグメント磁石を用いる回転子の斜視図であり、図７（Ｂ）はリング磁石を用いる回転子の斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ブラシレスＤＣモータ
１２  回転軸
２０、１２０  回転子
２２、２２Ａ、２２Ｂ  リング磁石
２２ａ  穴部
２２ｂ  櫛歯
２２ｃ  凹部
２２ｄ  凹部
２６  スロット
２８  セグメント磁石
３０  固定子
３２  スロット
３４  コイル
１００  ＤＣモータ
【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】
2005045978.tif 000008
【図７】
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