(57)【要約】      （修正有）【課題】回転電機を容易に精度よく組み立てる。【解決手段】ａ）ロータコア３２をシャフト３１に固定する工程と、ｂ）有底略円筒状のハウジング部材２１１のハウジング底部に第１軸受が固定４１され、円筒部の内周面に環状のステータが固定された静止組立体２９１を組み立てる工程と、ｃ）シャフト３１の下部を前記第１軸受４１に挿入しつつロータコア３２をステータ内に挿入する工程と、ｄ）軸受支持部材５２２に支持された第２軸受４２にシャフト３１の上部を挿入する工程と、ｅ）ハウジング部材２１１の上部に軸受支持部材５２２を固定する工程と、ｆ）ロータコア３２に形成された軸方向に延びる孔状または溝状の複数のマグネット保持部に、軸受支持部材５２２およびハウジング底部の一方が有するマグネット挿入口を介して、複数のロータマグネットを軸方向に挿入する工程と、を備える。【選択図】図１
2012120312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ロータコアをシャフトに固定する工程と、
ｂ）有底略円筒状のハウジング部材のハウジング底部に第１軸受が固定され、円筒部の内周面に環状のステータが固定された静止組立体を組み立てる工程と、
ｃ）前記シャフトの下部を前記第１軸受に挿入しつつ前記ロータコアを前記ステータ内に挿入する工程と、
ｄ）軸受支持部材に支持された第２軸受に前記シャフトの上部を挿入する工程と、
ｅ）前記ハウジング部材の上部に前記軸受支持部材を固定する工程と、
ｆ）前記ロータコアに形成された軸方向に延びる孔状または溝状の複数のマグネット保持部に、前記軸受支持部材および前記ハウジング底部の一方が有するマグネット挿入口を介して、複数のロータマグネットを軸方向に挿入する工程と、
を備える、回転電機の製造方法。
【請求項２】
前記ｆ）工程の後に、前記マグネット挿入口を蓋部材にて塞ぐ工程、をさらに備える、請求項１に記載の回転電機の製造方法。
【請求項３】
前記軸受支持部材および前記ハウジング底部の前記一方が、前記マグネット挿入口を含む複数のマグネット挿入口を有し、
前記ｆ）工程において、前記複数のロータマグネットが、前記複数のマグネット挿入口を介して前記複数のマグネット保持部に挿入される、請求項１または２に記載の回転電機の製造方法。
【請求項４】
前記マグネット保持部が、前記ロータコアの上端から下端まで形成され、
前記軸受支持部材および前記ハウジング底部の他方が、他のマグネット挿入口を有し、
前記ｆ）工程において、前記他のマグネット挿入口を介して、他の複数のロータマグネットが前記複数のマグネット保持部に軸方向に挿入される、請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機の製造方法。
【請求項５】
前記ｂ）工程と前記ｅ）工程との間に、前記ステータに接続されたリード線を前記マグネット挿入口から引き出す工程、をさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の回転電機の製造方法。
【請求項６】
有底略円筒状のハウジング部材と、
前記ハウジング部材のハウジング底部に固定された第１軸受と、
前記ハウジング部材の円筒部の内周面に固定された環状のステータと、
前記ハウジング部材の上部に固定された軸受支持部材と、
前記軸受支持部材に支持される第２軸受と、
前記ステータの内側に配置されたロータコアと、
前記ロータコアが固定され、前記ロータコアよりも下側の部位が前記第１軸受に支持され、前記ロータコアよりも上側の部位が前記第２軸受に支持されるシャフトと、
前記ロータコアに形成された軸方向に延びる孔状または溝状の複数のマグネット保持部に軸方向に挿入されて保持される複数のロータマグネットと、
を備え、
前記軸受支持部材および前記ハウジング底部の一方が、軸方向において、少なくとも１つのマグネット保持部全体と重なるマグネット挿入口を備える、回転電機。
【請求項７】
前記マグネット挿入口を塞ぐ蓋部材、をさらに備える、請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記軸受支持部材および前記ハウジング底部の前記一方が、前記マグネット挿入口を含む複数のマグネット挿入口を有する、請求項６または７に記載の回転電機。
【請求項９】
前記ステータに接続されたリード線が前記マグネット挿入口から引き出される、請求項６ないし８のいずれかに記載の回転電機。
【請求項１０】
前記蓋部材が開口を有し、前記開口にブッシュが挿入され、
前記ステータに接続されたリード線が、前記ブッシュを貫通して外部に引き出され、
前記蓋部材が、シール部材を介在させつつ前記マグネット挿入口に取り付けられる、請求項７に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記ロータコアが、積層鋼板にて形成され、
前記マグネット挿入口が、前記軸受部材および前記ハウジング底部の前記一方のみに設けられ、
前記複数のマグネット保持部が、前記ロータコアの前記マグネット挿入口に対向する端部から他方の端部の手前まで形成されている、請求項６ないし１０のいずれかに記載の回転電機。
【請求項１２】
前記複数のマグネット保持部が、前記ロータコアの上端から下端まで形成され、
前記軸受支持部材および前記ハウジング底部の他方が、他のマグネット挿入口を有する、請求項６ないし１０のいずれかに記載の回転電機。
【請求項１３】
前記ステータのステータコアが、
環状のコアバックと、
周方向において等ピッチに配置され、前記コアバックから前記ロータコアに向かって延びる複数のティースと、
を備え、
各ティースの先端面が、部分円筒面状の基準先端面と、前記基準先端面に対して前記ロータマグネットに向かって凸となる少なくとも１つの凸部と、を有し、
スロット数とポール数との最小公倍数を前記スロット数にて除した値から１を減じた数を凸部配置最大数として、前記少なくとも１つの凸部が、前記各ティースの両側のスロット間隙の間を前記凸部配置最大数に１を加えた個数に周方向に等分する凸部配置可能位置のうち予め定められた少なくとも１つの位置に配置される、請求項６ないし１２のいずれかに記載の回転電機。
【請求項１４】
前記ステータのステータコアが、
環状のコアバックと、
周方向において等ピッチに配置され、前記コアバックから前記ロータコアに向かって延びる複数のティースと、
を備え、
各ティースの先端面が、部分円筒面状の基準先端面と、前記基準先端面に対して前記ロータマグネットに向かって凸となる少なくとも１つの凸部と、を有し、
スロット数とポール数との最小公倍数を前記スロット数にて除した値を凸部配置最大数として、前記少なくとも１つの凸部が、前記各ティース両側のスロット間隙の間を前記凸部配置最大数と等しい個数に周方向に等分した複数の領域の前記周方向の中心位置である複数の凸部配置可能位置のうち、予め定められた少なくとも１つの位置に配置される、請求項６ないし１２のいずれかに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源および／または発電機として用いられる回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータの回転の制御技術の向上に伴い、インダクタンスが大きい高効率なモータが多用されつつある。このようなモータの１つとして、ロータマグネットをロータコア内部に保持するＩＰＭ（Interior Permanet Magnet）型のものが利用されている。特開２００４−１４０９５１号公報に開示されるＩＰＭモータは、略有底筒状のケースと、蓋部と、ステータコアと、ロータと、を備える。蓋部はケースの開口を覆う。蓋部およびケースには軸受が設けられる。ステータコアは、ケースの円筒の内周に固着され、ステータコアのティースにはコア巻線が巻回される。ロータは、ステータコアの内側に位置し、環状のロータコアと、ロータコアの中心孔に固定される回転軸と、を備える。ロータコアには、軸方向に貫通する複数の収容孔が、等角度間隔にて形成される。収容孔には、板状のマグネットが収容される。ロータは、回転軸が蓋部およびケースの軸受に挿入されることにより、回転可能に支持される。
【特許文献１】特開２００４−１４０９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ＩＰＭ型のモータや発電機等の回転電機では、組み立て時に、シャフト、ロータコアおよびロータマグネットの回転組立体が、ハウジングに固定されたステータの内側に挿入される。このとき、ロータマグネットとステータとの間の磁気的作用により回転組立体が傾くと、ロータマグネットがステータに強く接触し、バリが発生する。また、シャフトが傾くことにより軸受に歪みが生じ、モータの駆動時に回転組立体の振動が大きくなってしまう。
【０００４】
回転組立体をステータの中心軸に正確に沿ってステータに挿入しようとすると、回転組立体の中心軸に垂直な方向における位置を固定する大がかりな設備が必要となり、設備費用が増大する。特に、大きなトルクを確保するために、ロータマグネットとしてネオジム磁石を利用しようとすると、ロータマグネットとステータとの間にて磁気的作用が非常に強く働くため、回転組立体をステータの中心軸に沿って挿入することが困難である。
【０００５】
本発明は、回転電機を容易に精度よく組み立てることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面に係る例示的な回転電機の製造方法は、ａ）ロータコアをシャフトに固定する工程と、ｂ）有底略円筒状のハウジング部材のハウジング底部に第１軸受が固定され、円筒部の内周面に環状のステータが固定された静止組立体を組み立てる工程と、ｃ）前記シャフトの下部を前記第１軸受に挿入しつつ前記ロータコアを前記ステータ内に挿入する工程と、ｄ）軸受支持部材に支持された第２軸受に前記シャフトの上部を挿入する工程と、ｅ）前記ハウジング部材の上部に前記軸受支持部材を固定する工程と、ｆ）前記ロータコアに形成された軸方向に延びる孔状または溝状の複数のマグネット保持部に、前記軸受支持部材および前記ハウジング底部の一方が有するマグネット挿入口を介して、複数のロータマグネットを軸方向に挿入する工程と、を備える。
【０００７】
本発明の第２の側面に係る回転電機は、有底略円筒状のハウジング部材と、前記ハウジング部材のハウジング底部に固定された第１軸受と、前記ハウジング部材の円筒部の内周面に固定された環状のステータと、前記ハウジング部材の上部に固定された軸受支持部材と、前記軸受支持部材に支持される第２軸受と、前記ステータの内側に配置されたロータコアと、前記ロータコアが固定され、前記ロータコアよりも下側の部位が前記第１軸受に支持され、前記ロータコアよりも上側の部位が前記第２軸受に支持されるシャフトと、前記ロータコアに形成された軸方向に延びる孔状または溝状の複数のマグネット保持部に軸方向に挿入されて保持される複数のロータマグネットと、を備え、前記軸受支持部材および前記ハウジング底部の一方が、軸方向において、少なくとも１つのマグネット保持部全体と重なるマグネット挿入口を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転電機を容易に精度よく組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るモータを示す図である。
【図２】図２は、モータの平面図である。
【図３】図３は、マグネット挿入口を示す図である。
【図４】図４は、ステータコアの平面図である。
【図５】図５は、ロータコアおよびロータマグネットの断面図である。
【図６】図６は、ロータコアの平面図である。
【図７】図７は、ティースおよび磁極を示す図である。
【図８】図８は、ティースの先端を示す図である。
【図９】図９は、ティースおよび磁極を示す図である。
【図１０】図１０は、ティースの他の例を示す図である。
【図１１】図１１は、モータの組み立ての流れを示す図である。
【図１２】図１２は、組立途上のモータを示す図である。
【図１３】図１３は、組立途上のモータを示す図である。
【図１４】図１４は、組立途上のモータを示す図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態に係るモータの平面図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態に係るモータを示す図である。
【図１７】図１７は、第４の実施形態に係るモータのロータコアを示す図である。
【図１８】図１８は、ロータコアおよびロータマグネットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書では、モータの中心軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の例示的な第１の実施形態に係る回転電機であるモータ１を示す図である。モータ１はインナロータ型である。モータ１は、静止部２と、回転部３と、軸受機構４と、を備える。軸受機構４は、モータ１の中心軸Ｊ１を中心に回転部３を静止部２に対して回転可能に支持する。
【００１２】
静止部２は、ハウジング２１と、ステータ２２と、を備える。ハウジング２１は、有底略円筒状の第１ハウジング部材２１１と、有蓋略円筒状の第２ハウジング部材２１２と、蓋部材２３１と、を備える。第１ハウジング部材２１１は、第１円筒部５１１と、第１プレート部５１２と、を備える。第１円筒部５１１には、軸方向に延びる複数の孔部５１１ａが設けられる。第１プレート部５１２は、第１ハウジング部材２１１のハウジング底部であり、第１円筒部５１１の下部から径方向内方に広がる。第２ハウジング部材２１２は、第２円筒部５２１と、第２プレート部５２２と、を備える。第２円筒部５２１には、軸方向に延びる複数の孔部５２１ａが設けられる。第２プレート部５２２は、第２円筒部５２１の上部から径方向内方に広がる。
【００１３】
図２は、ハウジング２１の平面図である。蓋部材２３１は、略矩形状であり、ビス２４３にて第２プレート部５２２上に取り付けられる。蓋部材２３１の中央には開口２３１ａが設けられ、開口２３１ａに樹脂製のブッシュ２３３が挿入されている。ブッシュ２３３は、具体的にはゴムにて構成される。ブッシュ２３３は、変形されつつ開口２３１ａに挿入されて開口２３１ａを封止する。このような弾性を有する材料であれば、ブッシュ２３３は他の材料にて構成されてもよい。図３は、蓋部材２３１を取り外した状態の第２プレート部５２２の一部を示す図である。第２プレート部５２２は、略矩形状の貫通孔５２３を有する。貫通孔５２３の周囲には、環状のシール部材２３２が配置される。図３では、シール部材２３２に平行斜線を付している。シール部材２３２は、樹脂にて形成される。モータ１では、蓋部材２３１が、シール部材２３２を介在させつつ貫通孔５２３に取り付けられる。
【００１４】
図１に示すように、ステータ２２は、中心軸Ｊ１を中心とする環状である。ステータ２２は、ステータコア２２１と、インシュレータ２２２と、コイル２２３と、を備える。ステータコア２２１は、薄板状の複数の磁性鋼板が積層されて形成される。図４は、ステータコア２２１の平面図である。ステータコア２２１は、１８本のティース２２４と、環状のコアバック２２５と、を備える。ステータコア２２１を構成する積層鋼板の各層は、周方向において連続する１枚の金属板である。ティース２２４は、周方向において等ピッチにて配置され、コアバック２２５からロータコア３２に向かって径方向内方に延びる。ティース２２４間のスロット間隙２２６の数（以下、「スロット数」という。）は１８である。
【００１５】
図１に示すように、ステータコア２２１の表面は、絶縁体であるインシュレータ２２２に被覆される。ステータ２２では、各ティース２２４上にインシュレータ２２２を介して導線が巻回されることにより、ＵＶＷの各相のコイル２２３が形成される。図２に示すように、各相のコイル２２３に接続されたリード線２２３ａが、ブッシュ２３３を貫通して第２プレート部５２２の外部に引き出される。なお、図２では、制御用のリード線２２３ａも示している。ブッシュ２３３は、リード線２２３ａに射出成型等により固定され、ブッシュ２３３におけるリード線２２３ａの固定箇所は密閉されている。
【００１６】
図１に示すように、ステータコア２２１には、複数の取付孔２２７が周方向に設けられる。図１における左側の取付孔２２７は、第１円筒部５１１の孔部５１１ａと軸方向に重なり、取付孔２２７および孔部５１１ａにねじ２４１が挿入されてステータコア２２１と第１円筒部５１１とがねじ留めされる。さらに、図１における右側の取付孔２２７は、第１円筒部５１１の孔部５１１ａおよび第２円筒部５２１の孔部５２１ａと軸方向に重なり、取付孔２２７および孔部５１１ａ，５２１ａにねじ２４２が挿入されて、第１円筒部５１１、第２円筒部５２１およびステータコア２２１がねじ留めされる。このように、ねじ留めにより、ステータ２２が、第１円筒部５１１および第２円筒部５２１の内周面に固定される。なお、ステータコア２２１の外周面は、第１円筒部５１１および第２円筒部５２１の内周面に軽圧入または挿入されている。また、ねじ２４２による締結により、第２ハウジング部材２１２が、第１ハウジング部材２１１の上部に固定される。
【００１７】
回転部３は、シャフト３１と、ロータコア３２と、複数のロータマグネット３３と、を備える。シャフト３１は、中心軸Ｊ１を中心として配置される。ロータコア３２は、略円筒状であり、シャフト３１の外周に固定される。ロータマグネット３３には、ネオジム磁石が利用される。径方向において、ロータコア３２は、ステータ２２の内側に配置される。ロータコア３２の外周面はステータ２２の内周面に近接し、これにより、モータ１のインダクタンスが大きくされる。モータ１では、ロータコア３２とステータ２２との間において大きなトルクが発生する。
【００１８】
図５は、ロータコア３２の外縁部を拡大して示す断面図である。ロータコア３２は、薄板状の複数の磁性鋼板３２１が積層された積層鋼板にて形成される。ロータコア３２の外縁部には、軸方向に延びる孔部である複数のマグネット保持部３４が設けられる。マグネット保持部３４は、ロータコア３２の上部から下部の手前まで延びる。マグネット保持部３４内には、ロータマグネット３３が保持される。このように、モータ１は、ロータマグネット３３をロータコア３２内部に保持するＩＰＭ（Interior Permanet Magnet）型である。モータ１がＩＰＭ型であることにより、ロータマグネット３３の磁束密度を高くすることができ、インダクタンスをより大きくすることができる。また、ロータマグネット３３の脱落を確実に防止することができる。
【００１９】
ロータコア３２では、磁性鋼板３２１の外縁部に打ち抜き加工にて設けられた孔部を重ね合わせることにより、マグネット保持部３４が形成される。ただし、ロータコア３２の下側の板部材３２３には、孔部が形成されず、当該板部材３２３によりマグネット保持部３４の下部が塞がれる。板部材３２３は、アルミニウムや樹脂等の非磁性材料にて形成される。板部材３２３は、最も下の磁性鋼板３２１の下面上に接着剤やカシメ等により固定される。なお、板部材３２３に強度が求められる場合は、板部材３２３は非磁性金属にて形成されることが好ましい。
【００２０】
図６はロータコア３２の平面図である。図６に示すように、複数のマグネット保持部３４が周方向に近接して配置される。マグネット保持部３４の数、すなわち、周方向におけるロータマグネット３３の保持位置の数は１６である。以下の説明では、回転部３の外周面における磁極の数を「ポール数」という。
【００２１】
図３に示すように、平面視において、第２プレート部５２２の貫通孔５２３は、１つのマグネット保持部３４よりも大きい。軸方向において、貫通孔５２３と１つのマグネット保持部３４の全体とを重ねることができる。後述するように、ロータマグネット３３は、貫通孔５２３を介してマグネット保持部３４に挿入される。以下、貫通孔５２３を「マグネット挿入口５２３」と呼ぶ。
【００２２】
図１に示すように、軸受機構４は、第１軸受４１と、第２軸受４２と、を備える。第１軸受４１および第２軸受４２は、玉軸受である。第１軸受４１は、第１プレート部５１２の中央に設けられた孔部の内周面に固定される。第２軸受４２は、第２プレート部５２２の中央に設けられた孔部の内周面に固定される。第１軸受４１は、シャフト３１のロータコア３２よりも下側の部位である下部を支持する。第２軸受４２は、シャフト３１のロータコア３２よりも上側の部位である上部を支持する。モータ１の駆動時には、第１軸受４１および第２軸受４２によりシャフト３１が回転可能に支持される。
【００２３】
次に、モータ１におけるコギングトルクを低減する構成について説明する。以下の説明では、コギングトルク対策がなされない場合に生じるコギングトルクを「基本コギングトルク」という。
【００２４】
図７は、一対のティース２２４と磁極３３１とを示す図である。図７の左右方向は周方向に対応し、周方向において、磁極３３１と磁極３３１との間の境界３３２がスロット間隙２２６と一致する状態を示している。モータ１では、ステータコア２２１の設計に応じて、この状態からロータマグネット３３が僅かに動くと、ロータマグネット３３に対して元の位置に戻す力（以下、「求心力」という。）がロータマグネット３３に作用する場合と、移動方向へとロータマグネット３３を移動させる力（以下、「排斥力」という。）がロータマグネット３３に作用する場合とがある。求心力が生じる場合の基本コギングトルクの波形は、排斥力が生じる場合の基本コギングトルクの波形に対して逆位相である。モータ１では、後述するように、ティース２２４の先端に微小な複数の凸部が設けられることにより、基本コギングトルクが低減される。
【００２５】
図８は、図７に示す状態において求心力が生じる場合の基本コギングトルクを低減する凸部の配置を示す図である。ティース２２４の先端面７は、基準先端面７１と、７個の凸部７２と、を有する。凸部７２の高さは非常に低い。基準先端面７１は、凸部７２の間および先端面７の最も端に位置する。基準先端面７１は部分円筒面状である。凸部７２は、基準先端面７１に対してロータマグネット３３に向かって凸である。凸部７２の位置は、図４に示す各ティース２２４の両側のスロット間隙２２６の中央の間を周方向に等分する位置である。凸部７２のピッチ角は、（３６０／１４４＝）２．５°である。なお、凸部７２と凸部７２の間は溝と捉えられてもよい。
【００２６】
図９は、ステータ２２のスロット間隙２２６とロータマグネット３３の磁極３３１の境界３３２とが一致する位置から次に一致する位置までを抜き出した図である。図９の左右方向は周方向に対応する。最も右側に位置するスロット間隙２２６および境界３３２を数えない場合、スロット間隙２２６の数（＝（スロット数Ｓｎ）／（最大公約数ＧＣＤ））と境界３３２の数（＝（ポール数Ｐｎ）／（最大公約数ＧＣＤ））とは当然に互いに素である。
【００２７】
ここで、隣接するスロット間隙２２６の間の距離をＳＬ、隣接する境界３３２の間の距離をＢＬとすると、図９の上段と下段との長さが等しいことから、（ＳＬ・Ｓｎ／ＧＣＤ）＝（ＢＬ・Ｐｎ／ＧＣＤ）となる。したがって、最も左のスロット間隙２２６の中央から、各境界３３２までの距離は、ＳＬ・（Ｓｎ／Ｐｎ）の１倍から（Ｐｎ−１）倍までの整数倍となる。この距離は、破線３３３にて示すように、ティース２２４の先端において、両側のスロット間隙２２６の間の距離ＳＬを（Ｐｎ／ＧＣＤ）個に等分した位置（以下、「等分位置」という。）のいずれかである。
【００２８】
さらに、（Ｓｎ／ＧＣＤ）と（Ｐｎ／ＧＣＤ）とは互いに素であることから、図９の左右方向の長さである（ＳＬ×Ｓｎ／ＧＣＤ）の間に、互いに異なる等分位置が各１回だけ現れる。このことから、磁極３３１の境界３３２が図９の左から右へと移動すると、各ティース２２４の先端では、各等分位置に境界３３２が位置する時点で、いずれかのスロット間隙２２６といずれかの境界３３２とが一致する。
【００２９】
なお、スロット数Ｓｎとポール数Ｐｎの最小公倍数ＬＣＭは、（Ｓｎ×Ｐｎ／ＧＣＤ）であることから、（Ｐｎ／ＧＣＤ）は（ＬＣＭ／Ｓｎ）でもある。また、ティース２２４の先端上においてＳＬを（ＬＣＭ／Ｓｎ）個に等分する位置の数は、スロット数Ｓｎとポール数Ｐｎとの最小公倍数ＬＣＭをスロット数Ｓｎにて除した値から１を減じた数（ＬＣＭ／Ｓｎ−１）となる。図７に示す状態において求心力が生じる場合、これらの位置に凸部７２が配置されることにより、全体のコギングトルクが低減されることが判っている。
【００３０】
換言すれば、配置可能な凸部７２の数（ＬＣＭ／Ｓｎ−１）を凸部配置最大数とすると、各ティース２２４の両側のスロット間隙２２６の間を、凸部配置最大数に１を加えた数（ＬＣＭ／Ｓｎ）にて周方向に等分する位置が、凸部７２が配置可能な凸部配置可能位置となる。これらの位置は、凸部配置可能位置の全てでもある。
【００３１】
また、ロータマグネット３３を１回転した際に発生する基本コギングトルクの波数は、Ｓｎ×Ｐｎ／ＧＣＤ＝ＬＣＭとなる。このため、基本コギングトルクのピーク間の機械角と凸部配置可能位置間の機械角とは等しく、全ての凸部配置可能位置に凸部７２を設けることにより、基本コギングトルクの全てのピークが相殺され、全体のコギングトルクが低減される。
【００３２】
全体のコギングトルクを低減するためには、必ずしも全ての凸部配置可能位置に凸部７２が設けられる必要はない。しかし、ランダムに凸部７２を配置したのではいずれかのスロット間隙２２６と境界３３２とが一致する時点で凸部７２によるコギングトルク低減効果が得られない虞がある。図９に示すように、（ＳＬ・Ｓｎ／ＧＣＤ）の間では、凸部配置可能位置のそれぞれが１回現れることから、各ティース２２４の同じ位置に凸部７２を設けることにより、基本コギングトルクの各ピークが同様に低減される。すなわち、予め定められた少なくとも１つの凸部配置可能位置に少なくとも１つの凸部７２が設けられることが好ましい。
【００３３】
より好ましくは、各ティース２２４に複数の凸部７２が設けられる。各ティース２２４に作用する力のバランスを考慮した場合、少なくとも１つの凸部７２は、ティース２２４の対称軸に対して左右対称に配置されることが好ましい。ただし、設計によっては、凸部７２の配置をティース２２４の対称軸に対して非対称にすることにより、駆動時のピュアトーンを低減することができる場合もある。この場合、上記少なくとも１つの凸部７２の位置には、周方向において先端面７の中央から離れた位置が含まれる。
【００３４】
次に、図７に示す状態において排斥力が生じる場合における基本コギングトルクを低減する凸部の配置について説明する。既述のように、排斥力により発生する基本コギングトルクの波形は、求心力により発生する基本コギングトルクの波形とは逆位相である。したがって、この場合の基本コギングトルクを低減するためには、凸部配置可能位置は、図８に示す隣接する凸部７２の間の中央位置となる。すなわち、図１０に示すように、凸部７２は、各ティース２２４の両側のスロット間隙２２６の中央の間を周方向に８等分した８つの領域７５のうち、両端の領域７５を除く６つの領域７５の中央にそれぞれ配置される。
【００３５】
ティース２２４の先端面７の周方向の幅が大きく、両端の領域７５と先端面７との重なりが十分に大きい場合は、両端の領域７５にも凸部７２が配置されてよい。モータ１では、各ティース２２４における凸部配置最大数は、スロット数とポール数との最小公倍数をスロット数にて除した値である。各凸部７２は、各ティース２２４の両側のスロット間隙２２６の間を凸部配置最大数と等しい個数に周方向に等分した複数の領域の周方向の中心位置に配置される。これらの位置が、凸部配置可能位置である。コギングトルクを低減するためには、必ずしも全ての凸部配置可能位置に凸部７２が設けられる必要はない。ただし、確実にコギングトルクを低減するためには、予め定められた少なくとも１つの凸部配置可能位置に少なくとも１つの凸部７２が設けられることが好ましい。
【００３６】
また、図８の場合と同様に、より好ましくは、各ティース２２４に複数の凸部７２が設けられる。各ティース２２４に作用する力のバランスを考慮した場合、少なくとも１つの凸部７２は、ティース２２４の対称軸に対して左右対称に配置されることが好ましい。設計によっては、凸部７２の配置をティース２２４の対称軸に対して非対称にすることにより、駆動時のピュアトーンを低減することができる場合もある。
【００３７】
次に、モータ１の組み立ての流れについて図１１を参照しつつ説明する。モータ１が組み立てられる際には、まず、図１のロータコア３２がシャフト３１の外周面に固定される（ステップＳ１１）。次に、第１ハウジング部材２１１の第１プレート部５１２の中央に第１軸受４１が固定される。第１円筒部５１１の内周面には、ステータ２２が軽圧入または挿入にて取り付けられる。そして、ねじ２４１がステータ２２の取付孔２２７および第１ハウジング部材２１１の孔部５１１ａに挿入され、ステータ２２と第１円筒部５１１とがねじ留めされる（ステップＳ１２）。以下、第１ハウジング部材２１１、第１軸受４１およびステータ２２の組立体を「静止組立体２９１」と呼ぶ。一方、第２ハウジング部材２１２では、第２プレート部５２２の中央に第２軸受４２が固定される（ステップＳ１３）。以下、第２ハウジング部材２１２および第２軸受４２の組立体を「上部組立体２９２」と呼ぶ。モータ１の組み立てでは、ステップＳ１２がステップＳ１１より先に行われてもよく、ステップＳ１３がステップＳ１１，Ｓ１２より先に行われてもよい。また、ステップＳ１１〜Ｓ１３が並行して行われてもよい。
【００３８】
次に、図１２に示すように、ロータコア３２が、静止組立体２９１のステータ２２に挿入される（ステップＳ１４）。このとき、シャフト３１の下部３１１は、第１軸受４１に挿入される。図１３は、組立途上のモータ１を示す図である。第２ハウジング部材２１２のマグネット挿入口５２３の周囲には、シール部材２３２が配置される。ステータ２２では、コイル２２３からのリード線２２３ａが、ブッシュ２３３と共に蓋部材２３１に通され、蓋部材２３１およびリード線２２３ａが、マグネット挿入口５２３から第２ハウジング部材２１２の上方に引き出される（ステップＳ１５）。なお、蓋部材２３１がマグネット挿入口５２３を通過する際には、蓋部材２３１は、主面の法線がおよそ水平方向を向くように傾けられる。モータ１では、マグネット挿入口５２３を利用することにより、リード線２２３ａの引き出し用の孔を別途設けることが不要となる。
【００３９】
その後、シャフト３１の上部３１２は、第２ハウジング部材２１２に支持された第２軸受４２に挿入され（ステップＳ１６）、第１ハウジング部材２１１の第１円筒部５１１と第２ハウジング部材２１２の第２円筒部５２１とが軸方向において当接する。図１に示すように、第１円筒部５１１および第２円筒部５２１の孔部５１１ａ，５２１ａ並びにステータ２２の取付孔２２７にねじ２４２が挿入される。これにより、第２ハウジング部材２１２が、第１円筒部５１１の上部に固定され（ステップＳ１７）、静止組立体２９１と上部組立体２９２とが固定される。
【００４０】
次に、図１４に示すように、必要に応じてシャフト３１を回転することにより、ロータコア３２のマグネット保持部３４と第２プレート部５２２のマグネット挿入口５２３とが軸方向に対向する。そして、ロータマグネット３３が、マグネット挿入口５２３を介してマグネット保持部３４に軸方向に挿入される。マグネット保持部３４には、予め、接着剤が塗布されており、ロータマグネット３３は接着剤およびロータコア３２との磁気的吸引力により固定される。接着剤は、予めロータマグネット３３、または、ロータマグネット３３およびマグネット保持部３４に塗布されてもよい。マグネット保持部３４の下部が非貫通であることから、ロータマグネット３３の軸方向における位置決めを容易に行うことができる。また、ロータマグネット３３の下方への移動を防止することができる。
【００４１】
さらに、シャフト３１は、一定の角度だけ回転され、空のマグネット保持部３４がマグネット挿入口５２３と軸方向に対向する。当該マグネット保持部３４には、別のロータマグネット３３が、マグネット挿入口５２３を介して挿入される。モータ１の組み立てでは、シャフト３１を回転しつつマグネット保持部３４にロータマグネット３３を挿入する作業が繰り返される。
【００４２】
全てのマグネット保持部３４にロータマグネット３３が挿入されると（ステップＳ１８）、シール部材２３２と蓋部材２３１のエッジ部とが重なるようにして蓋部材２３１が貫通孔５２３の周囲の部位に取り付けられ、マグネット挿入口５２３が塞がれる（ステップＳ１９）。
【００４３】
以上、モータ１の構造および組み立てについて説明したが、ロータマグネット３３をマグネット保持部３４に固定した状態にて、ロータコア３２をステータ２２に挿入しようとすると、ロータマグネット３３とステータ２２との間の強い磁気的作用によりロータコア３２が傾く。この状態にて、シャフト３１を第１軸受４１に挿入すると、第１軸受４１が歪む。その結果、ハウジング２１に対するシャフト３１の同軸度が悪化する等し、モータの駆動時に、回転部３が大きく振れてしまう。これに対し、モータ１では、シャフト３１およびロータコア３２を第２ハウジング部材２１２および第１ハウジング部材２１１にて支持した後に、ロータマグネット３３がマグネット保持部３４に挿入されるため、シャフト３１およびロータコア３２をハウジング２１に対して精度よく支持することができる。その結果、モータ１を容易に精度よく組み立てることができる。
【００４４】
また、ロータコア３２のステータ２２への挿入時に、ロータコア３２の外周面がステータコア２２１の内周面に接触する強さや接触頻度を低減することができ、ステータコア２２１のティース２２４に設けられた凸部７２の損傷やバリの発生を防止することができる。その結果、基本コギングトルクが低減されたモータ１の品質を維持することができる。
【００４５】
ロータコア３２の挿入時には、ロータコア３２とステータ２２との間に磁気的作用が生じないため、大がかりな設備を利用してロータコア３２の中心軸Ｊ１に垂直な方向における位置を固定する必要がない。仮に、ロータコア３２の中心軸Ｊ１に垂直な方向における位置を強固に固定すると、ステータ２２に対するロータコア３２の位置を微調整することができない。このため、設備における保持位置の誤差やロータコア３２およびステータ２２の形状誤差等により、ロータコア３２およびステータ２２の一方が他方を削る、いわゆる、かじりが発生し、ロータコア３２およびステータ２２にバリが発生してしまう。モータ１では、ロータコア３２とステータ２２とを強固に固定する必要がないため、かじりの発生による組立不良を防止することができる。また、設備費用を低減することができる。
【００４６】
第２ハウジング部材２１２では、シール部材２３２を介して蓋部材２３１がマグネット挿入口５２３を塞ぐことにより、水等が蓋部材２３１と第２プレート部５２２との間の僅かな隙間からマグネット挿入口５２３を通ってハウジング２１内部に進入することを防止することができる。第２ハウジング部材２１２が水等に濡れる可能性が低い場合は、ブッシュ２３３に切り込みを設け、当該切り込みを介してリード線２２３ａが引き出されてもよい。
【００４７】
（第２の実施形態）
図１５は、第２の実施形態に係るモータ１ａの平面図である。モータ１ａでは、第２ハウジング部材２１２の第２プレート部５２２に複数のマグネット挿入口５２３が設けられる。なお、実際には、図３と同様に、マグネット挿入口５２３の周囲にシール部材２３２が配置され、図２に示す蓋部材２３１によりマグネット挿入口５２３が塞がれる。ただし、リード線２２３ａは１つの蓋部材２３１から引き出され、他の蓋部材２３１にはブッシュが挿入される開口は設けられない。モータ１ａの他の構成は、第１の実施形態と同様である。以下、同様の構成には、同符号を付して説明する。複数のマグネット挿入口５２３は、周方向に配列される。平面視において、各マグネット挿入口５２３は、１つのマグネット保持部３４よりも大きい。軸方向において、各マグネット挿入口５２３と１つのマグネット保持部３４の全体とを重ねることができる。
【００４８】
モータ１ａの組立工程は、ロータマグネット３３のマグネット保持部３４への挿入作業を除いてモータ１と同様である。ロータマグネット３３の挿入作業では、任意の１つのマグネット挿入口５２３が選択され、ロータマグネット３３が、当該マグネット挿入口５２３と軸方向に重なるマグネット保持部３４に挿入される。以下の説明では、当該マグネット挿入口５２３を他のマグネット挿入口５２３と区別する場合は、「注目マグネット挿入口５２３」という。
【００４９】
注目マグネット挿入口５２３にロータマグネット３３が挿入されると、ロータマグネット３３とステータ２２との間にて磁気的作用が生じることにより、マグネット保持部３４の位置が、注目マグネット挿入口５２３からずれてしまう場合がある。モータ１ａでは、マグネット保持部３４が所望の位置からずれても、他のマグネット挿入口５２３が他のマグネット保持部３４の全体と軸方向に重なることにより、ロータマグネット３３を当該他のマグネット保持部３４に挿入することができるようになっている。すなわち、モータ１ａでは、複数のマグネット挿入口５２３のいずれかを介して全てのマグネット保持部３４にロータマグネット３３が挿入される。これにより、ロータコア３２を回転しつつロータマグネット３３を挿入することを容易に行うことができる。
【００５０】
モータ１ａでは、複数のマグネット挿入口５２３がそれぞれ、１つのマグネット保持部３４の全体と軸方向に同時に重なる場合は、複数のロータマグネット３３を複数のマグネット保持部３４にほぼ同時に挿入してもよい。これにより、ロータマグネット３３の挿入作業をより短時間にて行うことができる。
【００５１】
第２の実施形態においても、シャフト３１およびロータコア３２をハウジング２１にて支持した後に、ロータマグネット３３がマグネット保持部３４に挿入されるため、シャフト３１およびロータコア３２をハウジング２１に対して精度よく支持することができる。その結果、モータ１ａを容易に精度よく組み立てることができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図１６は、第３の実施形態に係るモータ１ｂの断面図である。モータ１ｂのロータコア３２ａでは、軸方向に貫通した孔状のマグネット保持部３４ａが設けられる。モータ１ｂでは、第２プレート部５２２に図３と同様のマグネット挿入口５２３（図１６にて符号５２３ｂを付す）が設けられる。さらに、第１プレート部５１２には、マグネット挿入口５２３ｂと軸方向に重なる位置に他のマグネット挿入口５２３（図１６にて符号５２３ａを付す）が設けられる。以下、マグネット挿入口５２３ａを「第１マグネット挿入口５２３ａ」といい、マグネット挿入口５２３ｂを「第２マグネット挿入口５２３ｂ」という。
【００５３】
モータ１ｂでは、マグネット保持部３４ａの軸方向における長さの半分の２つのロータマグネットがマグネット保持部３４ａの上部および下部に配置される。以下、マグネット保持部３４ａの下部に配置されるロータマグネットを「下側マグネット３３ａ」といい、上部に配置されるロータマグネットを「上側マグネット３３ｂ」という。モータ１ｂの他の構造は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
ロータマグネットの挿入作業では、まず、下側マグネット３３ａが、第１マグネット挿入口５２３ａを介して、第１マグネット挿入口５２３ａと軸方向に重なるマグネット保持部３４ａの下部に軸方向に挿入される。次に、上側マグネット３３ｂが、第２マグネット挿入口５２３ｂを介して当該マグネット保持部３４ａの上部に挿入される。なお、上側マグネット３３ｂが下側マグネット３３ａよりも先にマグネット保持部３４ａに挿入されてもよい。上側マグネット３３ｂおよび下側マグネット３３ａは、マグネット保持部３４ａ内に塗布された接着剤およびロータコア３２ａとの磁気的吸引力により固定される。モータ１ｂの他の組立工程は、第１の実施形態と同様である。
【００５５】
第３の実施形態では、マグネット保持部３４ａが、ロータコア３２の上端から下端まで形成されることにより、１つのマグネット保持部３４ａに複数のロータマグネットが配置される場合であっても、効率よくロータマグネットを挿入することができる。また、第１の実施形態と同様に、モータ１ｂを容易に精度よく組み立てることができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態に係るモータのロータコア３２ｂを示す図である。ロータコア３２ｂの外周面には、軸方向に延びる溝状の複数のマグネット保持部３４ｂが設けられる。マグネット保持部３４ｂは周方向に近接して配置される。図６に示すマグネット保持部３４と同様に、マグネット保持部３４ｂは、ロータコア３２ｂの上部から下部の手前まで延びる。第４の実施形態に係るモータの他の構造は、第１の実施形態と同様である。また、モータの組立工程も第１の実施形態と同様である。
【００５７】
図１８は、マグネット保持部３４ｂおよびロータマグネット３３を拡大して示す図である。図１８では、ロータマグネット３３に平行斜線を付している。ロータマグネット３３は、マグネット保持部３４ｂに保持された状態にて、径方向外側の表面が露出する。これにより、ロータマグネット３３は、図４に示すティース２２４の先端により近接することができる。ロータマグネット３３の周方向両側には、ロータコア３２ｂの一部が径方向外方に突出する突出部３２２が設けられる。突出部３２２の先端は周方向両側に広がる。これにより、ロータマグネット３３は、周方向のみならず径方向にも固定され、ロータマグネット３３の脱落が確実に防止される。第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、モータを容易に精度よく組み立てることができる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００５９】
例えば、上記第１の実施形態では、第１ハウジング部材２１１の第１プレート部５１２にのみマグネット挿入口が設けられてもよい。第４の実施形態においても同様である。この場合においても、マグネット保持部は、ロータコア３２のマグネット挿入口に対向する下端から上端の手前まで形成されることにより、ロータマグネット３３の軸方向における位置決めを容易に行うことができる。また、第２の実施形態では、第１プレート部５１２にのみ周方向に配列された複数のマグネット挿入口が設けられてよい。第４の実施形態においても同様である。
【００６０】
第２および第４の実施形態では、第３の実施形態と同様に、１つのマグネット保持部３４，３４ｂに上下から複数のロータマグネット３３が挿入される場合は、マグネット保持部３４，３４ｂがロータコア３２，３２ｂを軸方向に貫通してもよい。
【００６１】
第３の実施形態では、第１マグネット挿入口５２３ａが、第２マグネット挿入口５２３ｂに対して周方向にずれた位置に設けられてよい。１つのマグネット保持部３４ａに３以上のロータマグネット３３が挿入されてよい。上記実施形態では、蓋部材２３１は、溶接等により第２プレート部５２２に固定されてもよい。マグネット挿入口５２３，５２３ａ，５２３ｂ（以下、符号５２３のみを付す）は、軸方向において、２以上のマグネット保持部３４，３４ａ，３４ｂ（以下、符号３４のみを付す）の全体と重なる大きさであってもよい。マグネット挿入口５２３は、矩形以外の様々な形状とされてよい。
【００６２】
マグネット保持部３４におけるロータマグネット３３の固定は接着剤には限定されない。例えば、粘着材が貼付された板部材がマグネット挿入口３４から挿入され、マグネット保持部３４の開口がこの板部材により塞がれてもよい。
【００６３】
上記実施形態では、ステータ２２の上部および下部を覆う上部プレート部材および下部プレート部材、並びに、上部プレート部材と下部プレート部材との間にてステータ２２の外周面を覆う円筒部材によりハウジング２１が構成されてもよい。
【００６４】
第２ハウジング部材２１２は円板状であってもよい。この場合、第２ハウジング部材２１２の外縁部に第１ハウジング部材２１１の第１円筒部５１１の上部が固定される。また、第２ハウジング部材２１２は、第２軸受４２が固定されるハブ部およびハブ部から径方向外方に延びる複数の棒状部により構成されてもよい。この場合、マグネット挿入口は、周方向において当該複数の棒状部の間に形成される。また、蓋部材２３１に代えて、第２ハウジング部材２１２全体を覆うキャップ部材が設けられる。このように、第２ハウジング部材２１２は、第２軸受４１を支持する軸受支持部材としての役割を果たすのであれば、様々な形状とされてよい。
【００６５】
モータ１，１ａ，１ｂの組み立てでは、シャフト３１およびロータコア３２，３２ａ，３２ｂ（以下、符号３２のみを付す）の組立体が、第２ハウジング部材２１２に取り付けられた後に、第１ハウジング部材２１１に挿入されてもよい。リード線２２３ａは、上記組立体が第１ハウジング部材２１１および第２ハウジング部材２１２に支持された後にマグネット挿入口５２３から引き出されてもよい。第１軸受４１は、ステータ２２が第１円筒部５１１に固定された後に、第１プレート部５１２に固定されてもよい。
【００６６】
コギングトルクを低減する手法は、８ポール９スロット、８ポール１２スロット、１０ポール１２スロット、１２ポール９スロット、１４ポール１２スロットや１６ポール１８スロット等の様々な磁極数とスロット間隙数の組み合わせのモータに適用されてよい。第１軸受４１および第２軸受４２としてすべり軸受が利用されてもよい。
【００６７】
ロータコア３２をステータ２２に対して精度よく固定する手法は、モータ以外に発電機等の回転電機に利用されてよい。ＩＰＭ構造の発電機が利用される場合、ロータマグネット３３がステータ２２に対して回転することにより、ステータ２２から電力が取り出される。
【００６８】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせられてよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る回転電機は、電動アシスト自転車、電動バイク、電気自動車等の駆動源および発電機、風力発電やガス発電等の発電機、パワーステアリング装置の駆動源等に利用することができる。さらに、他の用途として利用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１，１ａ，１ｂ    モータ
７    （ティースの）先端面
２２    ステータ
３１    シャフト
３２    ロータコア
３３    ロータマグネット
３３ａ    下側マグネット
３３ｂ    上側マグネット
３４，３４ａ，３４ｂ    マグネット保持部
４１    第１軸受
４２    第２軸受
７１    基準先端面
７２    凸部
２１１    第１ハウジング部材
２１２    第２ハウジング部材
２２１    ステータコア
２２３ａ    リード線
２２４    ティース
２２５    コアバック
２２６    スロット間隙
２３１    蓋部材
２３１ａ    （蓋部材の）開口
２３２    シール部材
２３３    ブッシュ
２９１    静止組立体
３２１    磁性鋼板
５１１    第１円筒部
５１２    第１プレート部
５２３    マグネット挿入口
５２３ａ    第１マグネット挿入口
５２３ｂ    第２マグネット挿入口
Ｊ１    中心軸
【図１】
2012120312.tif 000003
【図２】
2012120312.tif 000004
【図３】
2012120312.tif 000005
【図４】
2012120312.tif 000006
【図５】
2012120312.tif 000007
【図６】
2012120312.tif 000008
【図７】
2012120312.tif 000009
【図８】
2012120312.tif 000010
【図９】
2012120312.tif 000011
【図１０】
2012120312.tif 000012
【図１１】
2012120312.tif 000013
【図１２】
2012120312.tif 000014
【図１３】
2012120312.tif 000015
【図１４】
2012120312.tif 000016
【図１５】
2012120312.tif 000017
【図１６】
2012120312.tif 000018
【図１７】
2012120312.tif 000019
【図１８】
2012120312.tif 000020