(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向に突出する複数の突極にコイルが巻回されたステータと、前記突極の先端に空隙を介して対向する永久磁石を備えたロータとを有するモータにおいて、
前記ステータは、前記コイルが前記複数の突極の各々に巻回された集中巻方式のステータであり、
前記永久磁石は、Ｓ極およびＮ極を１つずつ備えた２極に構成され、
前記２つの磁極は、各々が１３５°から１８０°の角度範囲で、かつ、互いに等しい角度範囲で形成され、
前記永久磁石の外周側は、繊維シートが樹脂で固められた保護層で覆われ、
当該保護層では、前記繊維シートとして、前記永久磁石の軸線方向における幅寸法より幅の狭い第１の繊維シート、および前記永久磁石の軸線方向における幅寸法以上の幅寸法を有する第２の繊維シートが互いに重なるように前記永久磁石の外周側に巻回されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ステータは、前記突極を６つ備えた６極に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記２つの磁極は、各々が１５０°から１８０°の角度範囲で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
前記永久磁石は、周方向で前記２極に分割された２つの分割永久磁石からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ。
【請求項５】
前記２つの分割永久磁石は、円弧角が１８０°未満の円弧状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記ロータには、前記２つの分割永久磁石において周方向の両端部に位置する端面が各々当接する位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
【請求項７】
前記２つの分割永久磁石の各々において、周方向の両端部に位置する端面同士が同一平面上にあることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載のモータ。
【請求項８】
前記２つの分割永久磁石は、周方向全体が着磁されていることを特徴とする請求項４乃至７の何れか一項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を備えたロータと、このロータに対して回転磁界を発生させるステータとを備えたブラスレスのモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラスレスのモータは、半径方向に突出する複数の突極にコイルが巻回されたステータと、突極の先端に空隙を介して対向する永久磁石を備えたロータとを有しており、コイルに発生する誘起電圧波形を検出し、この誘起電圧波形に基づいて、コイルへの通電を制御してロータに対して最適な回転磁界を発生させる。従って、誘起電圧の波形やピーク電圧値が適正でないと、回転制御を好適に行えなくなる。
【０００３】
そこで、従来は、予め巻回されたコイルを極歯に取り付ける分布巻方式のステータを用いるとともに、その巻回パターンを調整して誘起電圧波形を正弦波に近づけた構成や、コイルが複数の突極各々に直接、巻回された集中巻方式のステータを採用した場合に永久磁石の極数を１６極まで増やした構成などが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１８７１８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、モータ特性の向上を図ることを目的に集中巻方式を採用した場合において、モータ構造の簡素化および製造工程の簡素化などを図ること、永久磁石として分割永久磁石を用いること、損失低減のために極数を減らすことを目的にロータを２極構造とすると、従来は、好適な誘起電圧波形を得ることができないという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、集中巻方式のステータ、および２極のロータを用いた場合でも、好適な誘起電圧波形を得ることの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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、半径方向に突出する複数の突極にコイルが巻回されたステータと、前記突極の先端に空隙を介して対向する永久磁石を備えたロータとを有するモータにおいて、前記ステータは、前記コイルが前記複数の突極の各々に巻回された集中巻方式のステータであり、前記永久磁石は、Ｓ極およびＮ極を１つずつ備えた２極に構成され、前記２つの磁極は、各々が１３５°から１８０°の角度範囲で、かつ、互いに等しい角度範囲にわたって形成され、前記永久磁石の外周側は、繊維シートが樹脂で固められた保護層で覆われ、当該保護層では、前記繊維シートとして、前記永久磁石の軸線方向における幅寸法より幅の狭い第１の繊維シート、および前記永久磁石の軸線方向における幅寸法以上の幅寸法を有する第２の繊維シートが互いに重なるように前記永久磁石の外周側に巻回されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、ステータとして、コイルが複数の突極の各々に巻回された集中巻方式のステータを用いているため、コイル端末の短縮による電気抵抗の低減を図ることができ、モータ特性の向上を図ることができる。また、集中巻方式のステータであれば、結線処理も容易である。また、本発明では、ロータを２極構造とするが、永久磁石の２つの磁極は、各々が１３５°から１８０°の角度範囲で、かつ、互いに等しい角度範囲で形成されており、周方向において磁極が形成されていない領域が狭い。このため、誘起電圧波形においてピーク電圧の落ち込みを１５％という許容範囲内に抑えることができ、かかる落ち込みであれば、正弦波と同様に扱うことができる。それ故、集中巻方式のステータを用い、かつ、ロータを２磁極とした場合でも、モータの回転制御を確実に行うことができ、トルクリップルや鉄損を低減することができる。また、永久磁石の外周側が保護層で覆われているため、例えば、回転数が数万回／分といった高速でロータが回転しても、遠心力で永久磁石が破損せず、かつ、永久磁石が飛散することもない。さらに、保護層は、繊維シートが樹脂で固められてなるため、チタンのスリーブなどといった高価な保護カバーを必要としないという利点がある。
【０００８】
本発明は、前記ステータが前記突極を６つ備えた６極に構成されているモータに適用することができる。このように構成すると、鉄損を小さくできるとともに、トルクの低下、コギングトルクの増大、永久磁石の磁束の利用効率の低下という問題を回避することができる。すなわち、極数を６極より多くすると、鉄損が大きくなる一方、極数を６極より少なくすると、トルクの低下、コギングトルクの増大、永久磁石の磁束の利用効率の低下という問題が発生するが、極数を６極とすれば、かかる問題を回避することができる。
【０００９】
本発明において、前記２つの磁極は、各々が１５０°から１８０°の角度範囲で形成されていることが好ましい。このように構成すると、誘起電圧波形が概ね正弦波になることからピーク電圧の落ち込みを１０％という許容範囲内に抑えることができ、集中巻方式のステータを用い、かつ、ロータを２磁極とした場合でも、モータの回転制御をさらに確実に行うことができる。
【００１０】
本発明において、前記永久磁石は、周方向で前記２極に分割された２つの分割永久磁石からなることが好ましい。リング状の永久磁石の場合には、高速回転時の遠心力で自己破壊するおそれがあることから、高価なチタン製スリーブなどを外周側に被せて内周圧力を印加する必要があるが、分割永久磁石の場合、高速回転しても遠心力で自己破壊するおそれがない。このため、高価なチタン製スリーブを外周側に被せなくてもよい分、低コスト化を図ることができる。
【００１１】
本発明において、前記２つの分割永久磁石は、円弧角が１８０°未満の円弧状に形成されていることが好ましい。このように構成すると、２つの分割永久磁石の成形精度にばらつきがあっても、分割永久磁石をロータの周りに確実に保持させることができる。
【００１２】
この場合、前記ロータには、前記２つの分割永久磁石において周方向の両端部に位置する端面が各々当接する位置決め部が形成されていることが好ましい。このように構成すると、２つの分割永久磁石をロータ上に高い位置精度で保持させることができる。また、ロータが高速回転した場合でも、分割永久磁石が周方向にずれることがない。
【００１３】
本発明において、前記２つの分割永久磁石の各々において、周方向の両端部に位置する端面同士が同一平面上にあることが好ましい。このように構成すると、分割永久磁石を効率よく成形することができる。また、分割永久磁石を両端部に位置する端面を下向きに安定した状態に置けるなど、製造工程において分割永久磁石を扱いやすい。また、２つの分割永久磁石をロータ上に配置した状態で、２つの分割永久磁石の間で端面同士が平行になるので、２つの分割永久磁石をロータ上に高い位置精度で保持させることができる。
【００１４】
本発明において、前記２つの分割永久磁石は、周方向全体が着磁されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、ステータとして、コイルが複数の突極の各々に巻回された集中巻方式のステータを用いているため、コイル端末の短縮による電気抵抗の低減を図ることができるなど、モータ特性の向上を図ることができる。また、本発明では、ロータを２極構造とするが、永久磁石の２つの磁極は、各々が１３５°から１８０°の角度範囲、好ましくは１５０°から１８０°の角度範囲にわたって形成され、周方向において磁極が形成されていない領域が狭い。このため、誘起電圧波形においてピーク電圧の落ち込みを１５％、さらには１０％という許容範囲内に抑えることができ、かかる落ち込みであれば、正弦波と同様に扱うことができる。それ故、集中巻方式のステータを用い、かつ、ロータを２磁極とした場合でも、モータの回転制御を確実に行うことができ、トルクリップルや鉄損を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、本発明を適用したモータについて説明する。
【００１９】
（モータの全体構成）
図１は、本発明を適用したモータの構成図である。図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したロータの縦断面図、および図２（ａ）のＡ‐Ａ′断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本形態のモータ１は、環状のステータ２の内側にロータ３が配置されたインナーロータ型のモータであり、ステータ２、およびロータ３はケース５に収納されている。
【００２１】
ステータ２は、環状のステータコア２１を有しており、ステータコア２１は、半径方向内側に向けて突出する突極２１ａを６つ備えている。６つの突極２１ａの各々にはコイル２２が巻回されている。ここで、コイル２２は３相分であり、各相のコイル２２は、対応する複数の突極２１ａの各々に直接、巻回されている。このようにして、ステータ２は、集中巻方式の６極ステータとして構成され、ロータ３に対して回転磁界を発生させる。なお、環状のステータコア２１としては、１極ずつに分割されたコアを環状に纏めたものを用いることもできる。
【００２２】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ロータ３は、ロータ軸３０と、ロータ軸３０の外周面に保持された永久磁石３３とを備えており、永久磁石３３の外周面は、ステータ２が有する突極２１ａの先端と所定の間隙を介して対向している。永久磁石３３としては、ネオジウム磁石などといった希土類磁石や、フェライト磁石を用いることができ、本形態では、ネオジウム磁石が用いられている。
【００２３】
ロータ軸３０は、両端が軸受（図示せず）等で保持される軸体３１と、軸体３１の外周に形成されたヨーク部３２とを備えている。
【００２４】
本形態において、永久磁石３３は、断面円弧状の２つの分割永久磁石３３１、３３２によって構成されており、分割永久磁石３３１、３３２のうち、一方の永久磁石は外側がＮ極に着磁され、他方の永久磁石の外側はＳ極に着磁されている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、ロータ軸３０の外周面（ヨーク部３２の外周面）には、軸線方向の広い範囲にわたって周方向の全体に延びた浅い第１の凹部３２ａが形成され、軸線方向の両端側には、互いに同一径の大径部３０ａ、３０ｂが形成されている。
【００２６】
また、第１の凹部３２ａの軸線方向における略中央位置には、周方向において所定の角度範囲にわたって深い第２の凹部３２１、３２２が形成され、周方向において第２の凹部３２１、３２２で挟まれた２箇所は各々、位置決め部３２５になっている。すなわち、第２の凹部３２１、３２２の各々には、分割永久磁石３３１、３３２が嵌合された状態で接着剤により固定され、その際、分割永久磁石３３１、３３２の周方向の両端面３３１ａ、３３２ａは各々、位置決め部３２５の周方向の両端面３２５ａに当接し、位置決めされている。ここで、第２の凹部３２１、３２２は、深さ寸法が分割永久磁石３３１、３３２の厚さ寸法と略同一であるため、第２の凹部３２１、３２２は分割永久磁石３３１、３３２によって埋められた状態にある。
【００２７】
このように構成したロータ３において、分割永久磁石３３１、３３２の外周側は保護層３９で覆われている。保護層３９は、第１の凹部３２ａの全体に形成されており、第１の凹部３２ａは保護層３９によって完全に埋められている。
【００２８】
本形態において、保護層３９は、図３および図４を参照して以下に説明するように、繊維シートがエポキシ樹脂やフェノール樹脂などといった熱硬化樹脂で固められた構造を有しており、遠心力を受けて分割永久磁石３３１、３３２が破損することを防止するとともに、遠心力を受けて分割永久磁石３３１、３３２が破損した場合でも飛散することを防止する。
【００２９】
（ロータ３の製造方法）
図３（ａ）〜（ｆ）および図４を参照して、ロータ３の製造方法を説明しながら、ロータ３および保護層３９の構成を詳述する。
【００３０】
図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明を適用したロータ３の製造方法を示す工程図である。図４は、本発明を適用したロータ３の保護層３９を形成するのに用いたプリプレグの説明図である。
【００３１】
本形態のロータ３を製造するには、まず、図３（ａ）に示すように、ロータ軸３０の外周面を規定するヨーク部３２として、第１の凹部３２ａ、第２の凹部３２１、３２２、および位置決め部３２５が形成されたものを準備する。かかるヨーク部３２では、その両端部に大径部３０ａ、３０ｂが形成されている。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、着磁が施された分割永久磁石３３１、３３２を第２の凹部３２１、３２２の各々に対して嵌合するとともに、接着剤により固定する。その結果、第２の凹部３２１、３２２は、分割永久磁石３３１、３３２により埋められ、大径部３０ａ、３０ｂの間に浅い第１の凹部３２ａが形成された構造となる。
【００３３】
次に、図３（ｃ）に示す第１の繊維シート巻回工程では、ヨーク部３２の第１の凹部３２ａの下端から上端に亘って、幅寸法がｗ１の第１の繊維シート３８ａを巻回する。第１の繊維シート３８ａを巻回する方向は、ロータ軸３０（ヨーク部３２）の回転方向と反対の方向とする。
【００３４】
第１の繊維シート３８ａは、幅寸法ｗ１の長尺のカーボンプリプレグであって、かかるカーボンプリプレグでは、炭素繊維シートに熱硬化性樹脂が含浸されている。かかるカーボプリプレグは、熱硬化性樹脂は半硬化状態にあってべたつきも少ないため、巻回する際の作業性もよい。
【００３５】
また、第１の繊維シート３８ａの幅寸法ｗ１は、分割永久磁石３３１、３３２の軸線方向における幅寸法ｗ３よりも狭い。そこで、ヨーク部３２の第１の凹部３２ａの下端から上端に亘って第１の繊維シート３８ａを巻回する際には、分割永久磁石３３１、３３２の外周面において第１の繊維シート３８ａをスパイラル状に巻回し、かつ、第１の繊維シート３８ａ同士を幅方向で部分的に重なった状態とする。すなわち、第１の凹部３２ａの下端に沿って第１の繊維シート３８ａを１周巻回した後、２周目以降を巻回する際は、ヨーク部３２に対して第１の繊維シート３８ａをスパイラル状に巻き付ける。これにより、第１の繊維シート３８ａは、軸線方向に対して斜めに交差するようにヨーク部３２に巻き付けられる。その結果、ｎ（ｎ≧２）周目として巻き付けられた第１の繊維シート３８ａと、（ｎ＋１）周目として巻き付けられる第１の繊維シート３８ａとは、互いに幅寸法ｗ１の略１／２の幅寸法分だけ重なり合うように巻回され、分割永久磁石３３１、３３２の外周側において第１の繊維シート３８ａは２層に巻回されたことになる。そして、図３（ｄ）に示すように、第１の繊維シート３８ａが第１の凹部３２ａの上端まで達したら、第１の凹部３２ａの上端に沿って、第１の繊維シート３８ａを１周巻回する。ここで、第１の繊維シート３８ａを巻回する方向は、ロータ軸３０（ヨーク部３２）の回転方向と反対の方向であるため、第１の繊維シート３８ａは、ロータ軸３０の回転方向と反対方向に巻き終りの端部が向いている。
【００３６】
次に、図３（ｅ）に示す第２の繊維シート巻回工程では、第１の凹部３２ａ内に巻回された第１の繊維シート３８ａの外周側に、幅寸法がｗ２の第２の繊維シート３８ｂを所定回数、例えば５層分巻回する。第２の繊維シート３８ｂを巻回する方向も、第１の繊維シート３８ａと同様に、ロータ軸３０（ヨーク部３２）の回転方向と反対の方向とする。
【００３７】
第２の繊維シート３８ｂは、幅寸法ｗ２の長尺のカーボンプリプレグであって、かかるカーボンプリプレグは、第１の繊維シート３８ａと同様、炭素繊維シートに熱硬化性樹脂が含浸されている。第２の繊維シート３８ｂの幅寸法ｗ２は、分割永久磁石３３１、３３２の軸線方向における幅寸法ｗ３よりも広く、第１の凹部３２ａの幅寸法（大径部３０ａ、３０ｂの離間距離）と略等しい。従って、第１の繊維シート３８ａの外周面を第２の繊維シート３８ｂを被覆する際は、第２の繊維シート３８ｂが軸線方向に対して略直交するように巻回する。
【００３８】
その結果、図３（ｆ）に示すように、第１の凹部３２ａは、第２の繊維シート３８ｂにより完全に埋められる。また、第２の繊維シート３８ｂを巻回する方向は、ロータ軸３０（ヨーク部３２）の回転方向と反対の方向であるため、第２の繊維シート３８ｂは、ロータ軸３０の回転方向と反対方向に巻き終りの端部が向いている。
【００３９】
次に、熱硬化工程では、第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂを加熱しながら、ヨーク部３２に対して真空引きを行なうことにより脱気し、第１の繊維シート３８ａと第２の繊維シート３８ｂとを密着させる。また、第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂに含浸されていた熱硬化性樹脂を熱硬化させ、第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂを熱硬化性樹脂で固める。これにより、第１の凹部３２ａを完全に埋めるように保護層３９が形成される。
【００４０】
このようにしてロータ３を製造するにあたって、本形態では、第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂとして、図４（ａ）に示すように、炭素繊維を一方向に引き揃えた繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸したカーボンプリプレグを用いる。なお、本発明では、第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂとして、図４（ｂ）に示すように、横方向に延びた炭素繊維と縦方向に延びた炭素繊維とを織った繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸したカーボンプリプレグを用いることができる。但し、図４（ａ）に示すように、炭素繊維を一方向に引き揃えた繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸したカーボンプリプレグは、図４（ｂ）に示すように、横方向に延びた炭素繊維と縦方向に延びた炭素繊維とを織った繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸したカーボンプリプレグに比較して安価であるという利点がある。また、図４（ａ）に示すように、炭素繊維を一方向に引き揃えた繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸したカーボンプリプレグは、図４（ｂ）に示すように、横方向に延びた炭素繊維と縦方向に延びた炭素繊維とを織った繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸したカーボンプリプレグに比較して、周方向での強度が高いという利点がある。
【００４１】
なお、本形態においては、分割永久磁石３３１、３３２の外周側に対して、第１の繊維シート３８ａを巻回した後に、第２の繊維シート３８ｂを巻回したが、第２の繊維シート３８ｂを巻回した後に、第１の繊維シート３８ａを巻回してもよい。すなわち、第２の繊維シート巻回工程の後、第１の繊維シート巻回工程を行ってもよい。
【００４２】
（ロータ３の詳細な構成）
以上説明したように、本形態のモータ１では、ステータ２として、コイル２２が複数の突極２１ａの各々に巻回された集中巻方式の６極のステータを用い、かつ、ロータ３は２極構造になっている。このような構成の場合、ロータ３が回転した際にコイル２２から得られる誘起電圧波形が歪むおそれがある。
【００４３】
そこで、本形態では、図５を参照して後述する検討結果に基づいて、分割永久磁石３３１、３３２はいずれも、円弧角が１３５°から１８０°、好ましくは１５０°から１８０°の円弧状に形成され、かつ、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角を等しくしてある。また、分割永久磁石３３１、３３２はいずれも、周方向の全体が着磁されている。このため、本形態では、永久磁石３３において、Ｓ極およびＮ極からなる２つの磁極は、各々が１３５°から１８０°の角度範囲、好ましくは、１５０°から１８０°の角度範囲にわたって形成されていることになる。但し、図１および図２（ａ）に示す永久磁石３３においては、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角（Ｓ極およびＮ極からなる２つの磁極の角度範囲）は１８０°未満である。
【００４４】
なお、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角を１８０°に設定した構成とは、ロータ３に位置決め部３２５を設けず、第２の凹部３２１、３２２を連続させてロータ軸３０の全周に第２の凹部を形成した構造に相当する。
【００４５】
（誘起電圧波形の検討結果）
本形態では、図２（ｂ）に示すように、永久磁石３３には、周方向の全体にわたって着磁された分割永久磁石３３１、３３２が用いられ、かつ、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角θは等しい。そこで、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角θ（永久磁石３３における２つの磁極の角度範囲）を１２０°から１８０°まで変化させた場合における誘起電圧波形の変化を検討した。その結果を図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。
【００４６】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角θを１２０°、１５０°、１８０°に変化させた場合における誘起電圧の波形図であり、図５（ｄ）は、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角θと、誘起電圧波形におけるピーク電圧の落ち込み割合を示すグラフである。
【００４７】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）から分かるように、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角θを１２０°、１５０°、１６５°、１８０°と大きくすればするほど、誘起電圧波形におけるピーク電圧の落ち込みが小さくなり、正弦波に近づく。従って、本形態のように、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角θを１３５°から１８０°の角度範囲に設定すれば、誘起電圧波形におけるピーク電圧の落ち込みを１５％以下に抑えることができるので、集中巻方式のステータを用い、かつ、ロータ３を２磁極とした場合でも、モータ１の回転制御を確実に行うことができる。また、分割永久磁石３３１、３３２の円弧角θを１５０°から１８０°の角度範囲に設定すれば、誘起電圧波形におけるピーク電圧の落ち込みを１０％以下に抑えることができる。
【００４８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ステータ２として、コイル２２が複数の突極２１ａの各々に巻回された集中巻方式のステータを用いているため、コイル端末の短縮による電気抵抗の低減を図ることができるなど、モータ特性の向上を図ることができる。また、本形態では、ロータ３を２極構造とするが、永久磁石３３の２つの磁極は、各々が１３５°から１８０°の角度範囲、好ましくは１５０°から１８０°の角度範囲にわたって形成され、周方向において磁極が形成されていない領域が狭い。このため、誘起電圧波形においてピーク電圧の落ち込みを１５％以下、さらには１０％以下に抑えることができ、かかる落ち込みであれば、正弦波と同様に扱うことができる。それ故、集中巻方式のステータ２を用い、かつ、ロータ３を２磁極とした場合でも、モータ１の回転制御を確実に行うことができ、トルクリップルや鉄損を低減することができる。
【００４９】
また、本形態では、ステータ２を６極としたため、鉄損を小さくできるとともに、トルクの低下、コギングトルクの増大、永久磁石の磁束の利用効率の低下という問題を回避することができる。すなわち、極数を６極より多くすると、鉄損が大きくなる一方、極数を６極より少なくすると、トルクの低下、コギングトルクの増大、永久磁石の磁束の利用効率の低下という問題が発生するが、極数を６極とすれば、かかる問題を回避することができる。
【００５０】
さらに、本形態では、永久磁石３３として分割永久磁石３３１、３３２を用いたため、高価なチタン製スリーブを外周側に被せなくてもよい分、低コスト化を図ることができる。すなわち、リング状の永久磁石の場合には、高速回転時の遠心力で自己破壊するおそれがあることから、高価なチタン製スリーブなどを外周側に被せて内周圧力を印加する必要があるが、分割永久磁石３３１、３３２の場合、高速回転しても遠心力で自己破壊するおそれがない。従って、図３および図４を参照して説明したように、分割永久磁石３３１、３３２の外周側にカーボンプリプレグ（第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂ）を巻回することにより、分割永久磁石３３１、３３２の破損、飛散を防止するための保護層３９を形成することができる。従って、高価な円筒状のチタン製スリーブなどといった保護カバーを形成した後、永久磁石の外周に保護カバーを挿入または圧入するといった工程を省くことができ、保護カバーの内径精度を高めるための仕上げ加工も省くことができる。
【００５１】
また、本形態では、幅狭の第１の繊維シート３８ａと、幅広の第２の繊維シート３８ｂを多重に巻回したので、保護層３９の強度が大きい。それ故、分割永久磁石３３１、３３２の飛散を確実に防ぐことができるとともに、保護層３９は、ロータ軸３０に対して分割永久磁石３３１、３３２を確実に固定するという効果を奏する。また、幅狭の第１の繊維シート３８ａについてはスパイラルに巻回し、幅広の第２の繊維シート３８ｂについては、幅方向の全体を覆うように巻回するなど、繊維シートの幅寸法に応じて巻回を行うことができる。それ故、強度の大きな保護層３９を効率よく形成することができる。
【００５２】
また、分割永久磁石３３１、３３２の外周側にカーボンプリプレグ（第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂ）を巻回することにより保護層３９を形成するので、分割永久磁石３３１、３３２の保持位置を挟む両端側に形成された一対の大径部３０ａ、３０ｂの外周面より半径方向内側に第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂの巻回面がある場合でも、対応することができる。すなわち、円筒状の保護カバーを形成した後、永久磁石の外周に保護カバーを挿入または圧入するという構成では、分割永久磁石３３１、３３２の保持位置を挟む両端側に大径部３０ａ、３０ｂが形成されていると、円筒状の保護カバーをロータ軸に挿入して永久磁石を覆うことができないが、本形態によれば、かかる構造のロータ３であっても、永久磁石の外周側を保護層３９で覆うことができる。かかる効果は、分割永久磁石３３１、３３２の外周側に１種類のカーボンプリプレグを巻回することにより保護層３９を形成する場合でも得られる。
【００５３】
また、本形態では、第１の繊維シート３８ａをスパイラル状に巻回するため、分割永久磁石３３１、３３２の外周側において第１の繊維シート３８ａ同士を幅方向に部分的に重なった状態に巻回するのが容易である。
【００５４】
また、本形態では、第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂとして、炭素繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸させたカーボンプリプレグを用いるため、巻回後、加熱するだけで、熱硬化性樹脂を硬化させることができる。従って、巻回後、樹脂を含浸する必要がないので、保護層３９を効率よく形成することができる。
【００５５】
また、本形態では、第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂとして、図４（ａ）に示すように、繊維の形成方向を一方向に引き揃えた炭素繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸したカーボンプリプレグを用いる。かかる構成のカーボンプリプレグは、図４（ｂ）に示すカーボンプリプレグに比して安価である。従って、保護層３９を安価で製造できるため、ロータ３の製造コストを低減させることができる。ここで、繊維の形成方向を一方向に引き揃えた炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたカーボンプリプレグは、繊維の延びている方向に沿って裂けるおそれがあるが、本形態では、第１の繊維シート３８ａおよび第２の繊維シート３８ｂを多重に巻回したので、かかる裂けを防止することができる。また、第１の繊維シート３８ａをスパイラル状に巻回するため、繊維の形成方向を一方向に引き揃えた炭素繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸させたカーボンプリプレグを用いた場合でも、繊維同士が交差しているので、裂けにくく、高強度の保護層３９を形成することができる。
【００５６】
さらに、本形態では、少なくとも外周側に巻回される第２の繊維シート３８ｂの巻回方向は、ロータ軸３０（ヨーク部３２）の回転方向と反対の方向であるため、第２の繊維シート３８ｂは、ロータ軸３０の回転方向と反対方向に巻き終りの端部が向いている。このため、ロータ軸３０が回転した際、巻き終りの端部が風圧で捲れることがないという利点がある。
【００５７】
さらにまた、分割永久磁石３３１、３３２は、ロータ軸３０の外周面に形成された第２の凹部３２１、３２２に嵌合され、第２の凹部３２２の深さ寸法は、分割永久磁石３３１、３３２の厚さ寸法と略等しい。このため、分割永久磁石３３１、３３２を第２の凹部３２２に完全に埋め込んだ状態で保護層３９を形成することができ、分割永久磁石３３１、３３２の固定および飛散防止を確実に行うことができる。
【００５８】
（その他の実施の形態）
上記形態においては、分割永久磁石３３１、３３２の周方向の両端面３３１ａ、３３２ａは、いずれもロータ３の中心に対して放射状に形成されていたが、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、２つの分割永久磁石３３１、３３２の各々において、周方向の両端部に位置する端面３３１ａ、３３２ａ同士が同一平面上にあることが好ましい。このように構成すると、分割永久磁石３３１、３３２を効率よく成形することができる。また、分割永久磁石３３１、３３２を両端部に位置する端面を下向きに安定した状態に置けるなど、製造工程において分割永久磁石３３１、３３２を扱いやすい。また、２つの分割永久磁石３３１、３３２をロータ３上に配置した状態で、２つの分割永久磁石３３１、３３２の間で端面３３１ａ、３３２ａ同士が平行になるので、２つの分割永久磁石３３１、３３２をロータ３上に高い位置精度で保持させることができる。
【００５９】
上記形態では、永久磁石３３として分割永久磁石３３１、３３２を用いたが、永久磁石を構成する円筒状の一体の磁性体に対してＳ極およびＮ極の２つの磁極を異方性着磁した構成を採用する場合に本発明を適用してもよい。すなわち、円筒状の永久磁石３３の２つの磁極が各々、１３５°から１８０°の角度範囲、好ましくは１５０°から１８０°の角度範囲にわたって形成されている構成を採用してもよい。
【００６０】
上記形態では、プリプレグを用いた保護層３９によって永久磁石３３の外周側を覆った構成を採用したが、チタン製スリーブを外周側に被せたモータに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を適用したモータの構成図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したロータの縦断面図、およびＡ‐Ａ′断面図である。
【図３】本発明を適用したロータの製造方法を示す工程図である。
【図４】図３に示す製造方法で用いた繊維シートの説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明が適用されるモータにおいて、分割永久磁石の円弧角を１２０°、１５０°、１８０°に変化させた場合における誘起電圧の波形図であり、（ｄ）は、分割永久磁石の円弧角と、誘起電圧波形におけるピーク電圧の落ち込み割合を示すグラフである。
【図６】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したモータに用いられるロータの改良例を示す断面図、および分割永久磁石の斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  モータ
２  ステータ
３  ロータ
２１  ステータコア
２１ａ  突極
２２  コイル
３０  ロータ軸
３２  ヨーク部
３３  永久磁石
３２ａ  第１の凹部
３２１、３２２  第２の凹部
３２５  ロータの分割永久磁石に対する位置決め部
３３１、３３２  分割永久磁石
３９  保護層
【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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