(57)【要約】【課題】コギングトルクを軽減することができるモータを提供する。【解決手段】極性を交互に配置させた複数の磁石部２１，２２と、該複数の磁石部２１，２２に対向するよう突出し、前記磁石部２１，２２と相対移動可能に構成された複数のティース３２とを備え、前記可動子２の永久磁石２１Ａ，２２Ａの極性が切り替わる領域１２２で、該ティース３２の先端部に導かれる前記永久磁石２１Ａ，２２Ａからの磁力線を漏れさせるための漏れ磁力線促進部１３２を該ティース３２の先端部に設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性を交互に配置させた複数の磁石部と、該複数の磁石部に対向するよう突出し、前記磁石部と相対移動可能に構成された複数のティースとを備え、
前記ティースの先端部には、隣り合う磁石部同士の極性が切り替わる領域で、磁石部から導かれた磁力線を漏れさせる漏れ磁力線促進部が形成されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記漏れ磁力線促進部は、前記ティースの突出方向と直交する幅方向の両側面を備え、該両側面は、前記導かれる磁力線の量に応じて大きさが設定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】
前記漏れ磁力線促進部は、前記ティースの突出方向と直交する幅方向の両側面を備え、該両側面は、前記ティースと前記磁石部との間のエアギャップの大きさに応じて大きさが設定されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータや回転式モータ等のモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、極性が切り替わるように配置された複数の磁石部と、該複数の磁石部に対向するよう突出し、磁石部と相対移動可能に構成された複数のティースとを備えたモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５９５１３号公報（図３、図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなモータでは、隣り合う磁石部同士の極性が切り替わる領域で、ティースと一方の磁石部との吸引又は反発が他方の磁石部との反発又は吸引に切り替わる。この切り替わり時にコギングが発生するが、コギングは、モータの出力トルクを脈動させるため、なくす、あるいは抑制するのが好ましい。
【０００５】
しかし、特許文献１のモータでは、ティースの先端部に形成されている傘部の幅方向（周方向）の両側面が小さいため、磁石部からティースの先端部に導かれる磁力線が傘部で飽和してしまい、ティースの先端部の磁力線の密度が密になってしまう。そのため、ティースの先端部と磁石部との吸引力が大きくなって、コギングが大きくなり、その結果、モータの安定した出力トルクを得ることが困難になる。
【０００６】
そこで、本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その解決しようとするところは、コギングを抑制して安定した出力トルクを得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】
【０００７】
即ち、本発明のモータは、前述の課題解決のために、極性を交互に配置させた複数の磁石部と、該複数の磁石部に対向するよう突出し、前記磁石部と相対移動可能に構成された複数のティースとを備え、前記ティースの先端部には、隣り合う磁石部同士の極性が切り替わる領域で、磁石部から導かれた磁力線を漏れさせる漏れ磁力線促進部が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、磁石部からティースの先端部に導かれた磁力線を漏れさせる漏れ磁力線促進部が形成されているので、隣り合う磁石部同士の極性が切り替わる領域で、先端部に導かれた磁力線を積極的に漏れさせることができ、先端部での磁束密度を疎にすることができる。よって、ティースと磁石部との間の吸引力（又は反発力）を小さくすることができて、コギングを小さくすることができる。
【０００９】
また、本発明のモータは、前記漏れ磁力線促進部が、前記ティースの突出方向と直交する幅方向の両側面を備え、該両側面は、前記導かれる磁力線の量に応じて大きさが設定されていてもよい。
【００１０】
また、本発明のモータは、前記漏れ磁力線促進部が、前記ティースの突出方向と直交する幅方向の両側面を備え、該両側面は、前記ティースと前記磁石部との間のエアギャップの大きさに応じて大きさが設定されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ティースの先端部に導かれる磁石部からの磁力線を漏れさせる漏れ磁力線促進部が形成されているので、隣り合う磁石部同士の極性が切り替わる領域で、先端部に導かれた磁力線を積極的に漏れさせることができ、先端部での磁束密度を疎にすることができる結果、コギングを抑制して安定した出力トルクを得ることができるモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るモータの横断面図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】別の形状の永久磁石を備えたモータの要部の拡大図である。
【図４】別の形状のティースの先端部を示すモータの横断面図である。
【図５】別の形状のティースの先端部を示すモータの横断面図である
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は別の形状のティースの先端部を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るモータの一例であるブラシレスモータを図面に基づいて説明する。このブラシレスモータは、図１に示すように、回転軸であるモータ軸１の軸回りに回転するロータ（可動子）２と、このロータ２の外周を囲むように狭い隙間（エアギャップＧ）を空けてケーシング(図示せず)に固定されるステータ（固定子）３とを備えている。このブラシレスモータは、ハイブリッド車や電気自動車などに搭載されるモータの負荷試験を行うために、該モータに正確な負荷を与えるための負荷装置（たとえば試験装置用磁石ダイナモ）として用いられる他、ハイブリッド車や電気自動車などに搭載されるモータとして用いてもよいし、その他の目的で用いてもよい。
【００１４】
ロータ２は、モータ軸１の外周面の周方向略半分となる範囲（図では上側の半分）に、Ｎ極が外向きとなるよう配置された第１の磁石部２１と、残る半分の範囲に、Ｓ極が外向きとなるよう配置された第２の磁石部２２とを備える。第１の磁石部２１は、Ｎ極が外向きとなるように周方向に沿って配置された複数（例えば１０個）の永久磁石２１Ａを僅かな隙間を設けるあるいは隙間を無くして一体化して構成されており、第２の磁石部２２は、Ｓ極が外向きとなるように周方向に沿って配置された複数（例えば１０個）の永久磁石２２Ａを僅かな隙間を設けるあるいは隙間を無くして一体化して構成されている。
【００１５】
ステータ３は、外側に位置する円環状のヨーク３１と、このヨーク３１の内周面からモータ軸１に向かって放射状に突出する複数（例えば２４個）のティース３２とを備えている。隣り合うティース３２，３２間の隙間は、スロット３３と称し、ティース３２の数と同数備えている。
【００１６】
各ティース３２には、巻線（図示せず）が巻回され、その巻線に電力を供給することによって、ステータ３に磁界が発生し、この磁界と第１，２の磁石部２１，２２からの磁力線との相互作用によってロータ２が回転するようになっている。
【００１７】
ティース３２は、ヨーク３１から径方向内側へ延びるティース本体３２Ａと、このティース本体３２Ａの先端から更に径方向内側に延びて一体化された先端部３２Ｂとを備えている。
【００１８】
ティース本体３２Ａは、板状に構成され、同一幅で径方向内側に延びる平面視において略長方形状に構成されている。また、先端部３２Ｂには、図１及び図２に示すように、漏れ磁力線促進部１３２が形成され、隣り合う磁石部２１，２１（，２２，２２）同士の極性が切り替わる領域で、一方の磁石部２１からティース３２の先端部３２Ｂに導かれた磁力線を漏れさせる機能を備えている。この漏れ磁力線促進部１３２は、磁石部２１，２２に対向する先端面１３２ｃと、この先端面１３２ｃの幅方向両端から径方向外側へ延びる一対の両側面１３２ａ，１３２ｂと、これら両側面１３２ａ，１３２ｂと前記ティース本体３２Ａの先端とを連結する楔部１３２ｄ，１３２ｄとを備えている。
【００１９】
先端面１３２ｃは、ティース３２の長手方向と略直交する方向に延びる平面でなり、また、両側面１３２ａ，１３２ｂは、径方向に延びると共に径方向外側ほど遠ざかり径方向内側ほど近くなるようなテーパー面に構成されている。尚、先端面１３２ｃの両側部は、ティース本体３２Ａの両側部よりも幅方向外側に少しだけ突出している。即ち、先端面１３２ｃの幅（周方向における寸法）は、ティース本体３２Ａの幅よりも広くなっている。また、楔部１３２ｄ，１３２ｄは、ティース本体３２Ａ側ほど幅狭となる斜めにカットされた三角形状になっている。前記先端面１３２ｃと磁石部２１，２２の外周面２１ａ，２２ａとの隙間が、エアギャップである。
【００２０】
先端面１３２ｃの幅の大きさは、磁束量（誘起電圧値）によって決定される。従って、この磁束量や前記エアギャップの大きさ（長さ）を変更する（最適にする）ことによって、先端面１３２ｃの幅の大きさを決定することができる。次に、先端面１３２ｃの幅の大きさを具体的に設定する例を説明する。
【００２１】
両側面１３２ａ，１３２ｂは、漏れ磁力線促進部１３２に導かれる磁力線の本数（磁束量）に応じて大きさが設定されている。例えば、ティース３２の先端部３２Ｂの突出方向における長さ寸法（より詳しくは、両側面１３２ａ，１３２ｂの長さ寸法）をＬ１とし、ティース３２の先端部３２Ｂの幅寸法（より詳しくは、先端面１３２ｃの幅寸法）をＬ２とした場合に、０．５＜Ｌ１／Ｌ２＜１を満たすようにＬ１及びＬ２を設定することになる。つまり、ティース３２の幅寸法Ｌ２に対してティース３２の長さ寸法Ｌ１が０．５よりも大きくて１よりも小さくなるように、漏れ磁力線促進部１３２を設定することになる。
【００２２】
このように設定しているのは、漏れ磁力線促進部１３２の先端面１３２ｃを通して導かれた磁石部２１，２２からの磁力線が、漏れ磁力線促進部１３２の幅方向の両側面１３２ａ，１３２ｂを通して逃がすことができるとした場合に、全磁力線を両側面から半分ずつ漏らすことができるから、ティース３２の（先端部３２Ｂの）幅寸法Ｌ２に対してティース３２の（先端部３２Ｂの）長さ寸法Ｌ１が半分となる０．５よりも大きく設定しておけば、磁力線を両側面１３２ａ，１３２ｂから確実に漏らすことができ、また、該永久磁石２１Ａ又は２２Ａからの磁力線を、漏れ磁力線促進部１３２の幅方向の両側面１３２ａ，１３２ｂのうちの一方の側面からしか逃がすことができないとした場合に、ティース３２の（先端部３２Ｂの）幅寸法Ｌ２に対してティース３２の（先端部３２Ｂの）長さ寸法Ｌ１を同一寸法に設定しておけば、一方の側面１３２ａ又は１３２ｂのみでも磁力線を確実に漏らすことができるからである。従って、磁石部２１，２２からティース３２に導かれる磁力線の量を漏れ磁力線促進部１３２の両側面１３２ａ，１３２ｂから流すか、一方の面１３２ｂ（又は１３２ａ）から流すように漏れ磁力線促進部１３２を設定することで、磁束密度を効果的に疎にすることができる。
【００２３】
また、両側面１３２ａ，１３２ｂは、ティース３２と磁石部２１，２２との間のエアギャップＧの大きさに応じて大きさが設定されている。つまり、エアギャップＧが小さくなればなるほど、エアギャップＧにおける磁気抵抗が小さくなることから、磁石部２１，２２からの磁力線が漏れ磁力線促進部１３２へ伝わり易くなる。このため、漏れ磁力線促進部１３２の長さを長くする、つまり前記のようにティース３２の（先端部３２Ｂの）幅寸法Ｌ２に対してティース３２の（先端部３２Ｂの）長さ寸法Ｌ１を同一寸法になる側へ調整すれば、多量の磁力線を確実に漏れさせることができる。これに対して、エアギャップＧが大きくなればなるほど、エアギャップＧにおける磁気抵抗が大きくなることから、磁石部２１，２２からの磁力線が漏れ磁力線促進部１３２へ伝わり難くなる。このため、漏れ磁力線促進部１３２の長さを短くする、つまり前記のようにティース３２の（先端部３２Ｂの）幅寸法Ｌ２に対してティース３２の（先端部３２Ｂの）長さ寸法Ｌ１が半分となる０．５となる側へ調整すれば、ティース３２の（先端部３２Ｂの）長さを短くできながらも、少量の磁力線を確実に漏れさせることができる。
【００２４】
図２に、ロータ２の磁石部２１，２２のＮＳ磁極が切り替わる領域（境界部分）１２２が前記隣り合うティース３２，３２のうちの一方のティース３２に差し掛かった状態を示している。この状態では、一方のティース３２に導かれる一方の磁石部２１の永久磁石２１Ａから発した４本の磁力線４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄのうちの３本の磁力線４Ａ，４Ｂ，４Ｃが、漏れ磁力線促進部１３２の幅方向両側面１３２ａ，１３２ｂのうちの一方の面１３２ｂから漏れて他方の磁石部２２の永久磁石２２Ａへ漏れている。尚、漏れなかった磁力線４Ｄは、ヨーク３１を介して隣のティース３２へ移動して他方の永久磁石２２Ａへ戻るようになっている。また、前記隣り合う２本のティース３２，３２の周方向両側に位置する各ティース３２又は３２において、永久磁石２１Ａからの磁力線４Ｅ，４Ｅが一方のティース３２からヨーク３１を介して他方のティース３２へ移動して永久磁石２２Ａに戻るようになっている。
【００２５】
このように、漏れ磁力線促進部１３２が積極的に漏らす、つまり、漏れ磁力線促進部１３２は磁力線が先端面１３２ｃから側面１３２ｂの方へ流れる磁路を形成しており、先端面１３２ｃから導かれた磁力線を、前記磁路に沿って誘導して側面１３２ｂから漏らすので、漏れ磁力線促進部１３２が形成されている先端部３２Ｂにおける磁力線の磁束密度を疎にすることができ、磁石部２１，２２とティース３２との間に作用する吸引力（又は反発力）を小さくできる。結果、ロータ２（磁石２１Ａ，２２Ａ）に作用するコギングを抑えることができ、安定した出力トルクを得ることができるモータ１を実現することができる。
【００２６】
前記漏れ磁力線促進部１３２の側面１３２ａ，１３２ｂの大きさは、導かれる磁力線の量とギャップＧの大きさとに応じて設定されるので、無用に先端部３２Ｂを大型化することなく、確実に漏れさせることができ、コギングを効果的に抑制できる利点がある。
【００２７】
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２８】
前記実施形態では、１０個の永久磁石２１Ａ（Ｎ極が外向きとなる永久磁石）から第１の磁石部２１を構成し、１０個の永久磁石２２Ａ（Ｓ極が外向きとなる永久磁石）から第２の磁石部２２を構成したが、図３に示すように、１個の永久磁石２１Ｂ（Ｎ極が外向きとなる永久磁石）から第１の磁石部２１を構成し、１個の永久磁石２２Ｂ（Ｓ極が外向きとなる永久磁石）から第２の磁石部２２を構成してもよい。この場合、これら永久磁石２１Ｂ，２２Ｂの周方向両端を、斜めに落としたテーパー面２１Ｔ，２２Ｔに形成するのが好ましい。このようなテーパー面２１Ｔ，２２Ｔとすることによって、領域１２２では、磁石部２１，２２の周方向端部側ほどエアギャップＧが大きくなり、領域１２２における永久磁石２１Ｂ，２２Ｂとティース３２との間の磁気抵抗が増大し、それによって吸引力（又は反発力）を抑制してコギングを抑制することができる。
【００２９】
また、前記実施形態では、漏れ磁力線促進部１３２の両側面を平面にしたが、図４に示すように、漏れ磁力線促進部１３２の両側部に単数又は複数（図では４個）の突起１３２Ｆを備えさせる、あるいは、図５に示すように、前記両側部に単数又は複数の尖頭部を備えさせることによって、両側面を凹凸面とすることもできる。この場合、両側面１３２ａ，１３２ｂの面積を増大させることができるから、先端部の径方向寸法を小さくしてティース３２を小型化することができるという利点がある。図４及び図５のいずれも、漏れ磁力線促進部１３２を、それの先端面１３２ｃからティース本体３２Ａに向かう程、幅広になっているが、同一幅であってもよい。
【００３０】
また、前記実施形態では、漏れ磁力線促進部１３２の外周側（ヨーク３１側）の両側部に斜めにカットした楔部１３２ｄ，１３２ｄを備えさせたが、図６（ａ）に示すように、楔部１３２ｄ，１３２ｄを省略することもできる。図６（ａ）では、漏れ磁力線促進部１３２を、それの先端面１３２ｃからティース本体３２Ａまで同一幅にしている。つまり、漏れ磁力線促進部１３２の両側面１３２ａ，１３２ｂがティース３２の突出方向に沿った平面になっている。また、磁力線促進部１３２を、図６（ｂ），（ｃ）に示すように構成してもよい。図６（ｂ）では、図４の漏れ磁力線促進部１３２をそれの先端面１３２ｃからティース本体３２Ａまで同一幅に構成し、その漏れ磁力線促進部１３２の両側部に単数（図では１個であるが、複数でもよい）の尖頭部１３２Ｔを備えさせた構成を示している。また、図６（ｃ）では、漏れ磁力線促進部１３２をそれの先端面１３２ｃからティース本体３２Ａまで同一幅に構成し、磁力線促進部１３２の外周部側（ヨーク３１側）端に先端側に凹む一対の凹部１３２Ｋ，１３２Ｋを備えさせた構成を示している。
【００３１】
また、前記実施形態では、インナー型のブラシレスモータを示したが、アウター型のブラシレスモータでもよいし、種々のリニアモータであってもよい。
【００３２】
また、前記実施形態では、ポール数が２極でスロット数が２４個のモータを示したが、これに限定されることなく、極数及びスロット数を自由に設定した種々のモータであってもよい。
【００３３】
また、前記実施形態では、角型の永久磁石を用いたが、周方向両端の角が取れたカマボコ形状の永久磁石を用いてもよい。
【００３４】
また、前記実施形態では、全てのティース３２に漏れ磁力線促進部１３２を備えさせたが、一部のティース３２に漏れ磁力線促進部１３２を備えさせて実施することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１…モータ軸、２…ロータ、３…ステータ、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…磁力線、２１，２２…磁石部、２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ…永久磁石、２１Ｔ…テーパー面、２１ａ，２２ａ…外周面、３１…ヨーク、３２…ティース、３３…スロット、１２２…領域、１３２…漏れ磁力線促進部、１３２Ｋ，１３２Ｋ…凹部、１３２Ｔ，１３２Ｔ…突起、１３２ａ，１３２ｂ…幅方向両側面、１３２ａ，１３２ｂ…両側面、Ｇ…エアギャップ
【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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