(57)【要約】【課題】  コギングトルク等を抑制しつつモータトルクの低下を抑制することができるモータを提供すること。【解決手段】  円筒状の永久磁石（マグネット３１）を備えるロータ（ロータ部３ａ）と、ロータに対し所定の空隙を介して対向配置され、コイル３４が巻回されたステータ３３と、を備え、永久磁石は、第１の極性（例えばＮ極）に着磁された第１の磁極領域と、第１の極性とは逆極性の第２の極性（例えばＳ極）に着磁された第２の磁極領域と、が周方向に沿って交互に複数設けられ、第１の磁極領域および第２の磁極領域の輪郭線は、ロータの軸に対してゼロ以上の第１の角度をもって延びる第１部分311を永久磁石の軸方向中間側に有し、第１部分311と接続し、ロータの軸に対して第１の角度より大きい第２の角度をもって延びる第２部分312を永久磁石の軸方向両端側に有する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の永久磁石を備えるロータと、
前記ロータに対し所定の空隙を介して対向配置され、前記コイルが巻回されたステータと、を備え、
前記永久磁石は、第１の極性に着磁された第１の磁極領域と、前記第１の極性とは逆極性の第２の極性に着磁された第２の磁極領域と、が周方向に沿って交互に複数設けられ、
前記第１の磁極領域および前記第２の磁極領域の輪郭線は、
前記ロータの軸に対してゼロ以上の第１の角度をもって延びる第１部分を前記永久磁石の軸方向中間側に有し、
前記第１部分と接続し、前記ロータの軸に対して前記第１の角度より大きい第２の角度をもって延びる第２部分を前記永久磁石の軸方向両端側に有する
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、
前記第１の角度はゼロであることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータにおいて、
前記第２部分は曲線部を有することを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のモータにおいて、
前記第２部分は直線部を有することを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の前記モータを駆動源として用いることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載の電動ポンプにおいて、
車両に搭載される油圧機器用のオイルを吸入・吐出することを特徴とする電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石の磁極を軸に対して傾斜させる、すなわち軸方向にスキューさせることで、ロータとステータとの間での急激な磁束の変化を低減し、コギングトルクやトルクリップルを低減することを図ったモータが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９５２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より滑らかな磁束変化を発生させるためには、スキュー角度をより大きくすることが好ましい。しかし、スキュー角度を大きくすると、有効磁束が減少し、モータが発生するトルクが低下してしまうおそれがあった。本発明の目的とするところは、コギングトルク等を抑制しつつモータトルクの低下を抑制す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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のモータは、好ましくは、スキュー角度を軸方向で変化させた。
【発明の効果】
【０００６】
よって、コギングトルク等を抑制しつつモータトルクの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１のトランスミッションケースに設置されたポンプの軸方向断面図である。
【図２】実施例１のモータ部の分解斜視図である。
【図３】実施例１のロータ部の斜視図である。
【図４】実施例１のマグネットの外周面の展開図である。
【図５】実施例２のマグネットの外周面の展開図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明のモータを実現する形態を、図面に基づき説明する。
【０００９】
［実施例１］
実施例１のモータ部３はポンプ１の駆動源として用いられる。ポンプ１は、電動モータ（モータ部３）により駆動される電動ポンプであり、車両の油圧機器に適用される。具体的には、ポンプ１は、車両（自動車）に搭載される自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴ）用の補助電動ポンプであり、流体として自動変速機の作動用のオイル（ＡＴＦ、ＣＶＴＦ）を吸入・吐出する。図１は、トランスミッションケース100に設置されたポンプ１を、その軸心を通る平面で切った断面図である。ポンプ１へ吸入され、ポンプ１から吐出されるオイルの流れを矢印で示す。図２は、モータ部３の構成要素を分解して示す斜視図である。
【００１０】
トランスミッションケース100は、自動変速機のハウジングであり、ポンプ１が嵌合設置される有底円筒状の凹部101が形成されている。凹部101にはポンプ１の図示しない吸入油路が開口すると共に、凹部101の底部にはポンプ１の吐出油路102が開口する。ポンプ１は、オイルを吸入・吐出するポンプ部２と、ポンプ部２を回転駆動するモータ部３と、ポンプ部２及びモータ部３が収容設置されるハウジング４とを有している。
【００１１】
ハウジング４は、第１ハウジング４ａと第２ハウジング４ｂを有している。第１ハウジング４ａは、内周側に有底円筒状のポンプ収容孔400を備えるポンプ収容部４０と、ポンプ収容部４０と一体に設けられてポンプ収容孔400の底部からポンプ収容孔400の軸方向反対側に突出し、内周側にシャフト収容孔410を備える軸受部４１と、軸受部４１の外周面に対して径方向隙間を介して対向するようにポンプ収容部４０の底部と一体に設けられ、内周側にステータ収容孔420を備えるモータ収容部４２と、モータ収容部４２の軸方向端部と一体に外径方向に広がるように設けられたフランジ部４３と、を有している。ポンプ収容部４０には、ポンプ収容孔400の底部に、吸入ポート401と吐出ポート402が凹溝状に設けられている。第２ハウジング４ｂは、吸入油路440が貫通形成された吸入部４４と、吐出油路450が貫通形成された吐出部４５とを有している。第２ハウジング４ｂにおける第１ハウジング４ａとの接合面には、有底凹部460が形成されている。
【００１２】
ポンプ部２は、ギヤポンプ、具体的には静音性が比較的高い内接型ギヤポンプ（内接歯車ポンプ）であり、ポンプロータとしてインナロータ２ａとアウタロータ２ｂとを有するポンプ構成体である。インナロータ２ａはｎ枚（実施例では６個）の歯数を有する外歯歯車であり、その内周側にシャフト設置孔２０が設けられている。シャフト設置孔２０にはポンプ部２（インナロータ２ａ）の駆動軸としてのシャフト３０の一端部が嵌合して設置され、インナロータ２ａに固定される。インナロータ２ａの歯形はトロコイド歯形である。アウタロータ２ｂはｎ＋１枚（実施例では７個）の歯数を有する内歯歯車である。アウタロータ２ｂは、第１ハウジング４ａに形成されたポンプ収容部４０（ポンプ収容孔400）内に遊嵌状態で回転自在に収容設置される。アウタロータ２ｂの外周面はアウタロータ２ｂの中心軸と略平行に設けられており、シャフト収容孔410の軸と略平行に設けられたポンプ収容孔400の内周面に対して、径方向の僅かな隙間を介して対向する。アウタロータ２ｂの歯形はトロコイド歯形である。ポンプ収容孔400が開口する第１ハウジング４ａの軸方向端面を覆うように第２ハウジング４ｂが設置され、第１ハウジング４ａに対してボルト締結される。第２ハウジング４ｂの吸入油路440はポンプ部２の吸入領域と連通し、吐出油路450はポンプ部２の吐出領域と連通するように配置される。
【００１３】
モータ部３は、ロータ部（回転子）３ａとステータ部（電機子）３ｂにより構成される表面磁石型のブラシレスＤＣモータである。図３は、ロータ部３ａの斜視図である。ロータ部３ａは、シャフト３０と、マグネット３１と、これらを連結するヨークとしてのロータコア３２とを有する。マグネット３１は円筒状の永久磁石（リング磁石）であり、周方向に複数の磁極を有する界磁石である。マグネット３１は、例えば希土類磁石材料を成形した磁性材料を着磁装置（着磁ヨーク）により着磁処理することで作成される。ロータコア３２は磁性体であり、鉄系金属材料で形成されている。ロータコア３２は、内周側に凹部320が設けられた有底円筒状であり、その底部にはシャフト設置孔321が貫通形成されている。ロータコア３２の外周側にはマグネット設置部322が形成されている。マグネット設置部322にマグネット３１が設置されることで、マグネット３１がロータコア３２と同軸にロータコア３２に固定される。ステータ部３ｂは、界磁機構としてのステータ３３及びコイル３４を有する。ステータ３３は、ステータコアと絶縁体（インシュレータ）331を有する。ステータコアは鉄系金属材料で形成されており、複数の（９個の）スロットを介して周方向に同数のティース330が設けられている。各ティース330は、ステータコアの軸心側に向かって突出する。各ティース330には、絶縁体331を介して巻線コイル３４が巻回（集中巻）されている。コイル３４に供給される電流によって、各ティース330の内径側（マグネット３１の周囲）に回転磁界が形成される。なお、極数やスロットの数は任意である。
【００１４】
シャフト３０は、軸受部４１のシャフト収容孔410内に回転自在に収容設置（支持）される。軸受部４１（シャフト収容孔410）は滑り軸受であり、吐出ポート402から切り欠き413を介して送られるオイルにより潤滑される。軸受部４１（シャフト収容孔410）のロータ部３ａ側の端部にはシール部材としてのオイルシール411が設置されている。オイルシール411がシャフト３０の外周面に摺接することで、軸受部４１（シャフト収容孔410）に供給されるオイルのモータ部３側への流出が遮断される。なお、軸受部４１には、吸入ポート401とオイルシール411とを連通する連通路412が形成されており、軸受部４１（シャフト収容孔410）に供給されたオイルは、連通路412を介して吸入ポート401へ戻される。シャフト３０は、そのモータ部３側の部分が軸受部４１に回転可能に軸支されることでハウジング４に片持ち支持される。このように片持ち支持されることで、シャフト３０の長さが短縮され、ポンプ１の軸方向寸法が抑制される。シャフト３０のポンプ部２側の一端部はインナロータ２ａよりも若干突出し、第２ハウジング４ｂの有底凹部460内に収容される。軸受部４１からポンプ部２と反対側のモータ収容部４２内に突出するシャフト３０の他端部は、ロータコア３２のシャフト設置孔321に設置され、ロータコア３２に固定される。ロータコア３２は軸受部４１に帽子のように被さって設置される。ロータコア３２の凹部320内に軸受部４１の一部が収容されることで、シャフト３０の長さが短縮され、ポンプ１の軸方向寸法が抑制される。ステータ３３は、その外周面がステータ収容孔420の内周面に接するようにモータ収容部４２に設置され、その内周面がロータ部３ａ（マグネット３１）の外周面に対して僅かな径方向隙間を介して対向するように配置される。ステータ部３ｂ（ステータコアの各ティース330）とロータ部３ａ（ロータコア３２）の間の空隙（エアギャップ）を通して磁気回路が構成される。コイル３４に通電されることでステータ３３が回転磁界を発生し、マグネット３１により形成される界磁磁束との関係により、ロータ部３ａ（シャフト３０）を回転駆動する。
【００１５】
以上のようにポンプ部２とモータ部３を収容したハウジング４は、トランスミッションケース100の凹部101に嵌合設置される。第２ハウジング４ｂの吐出部４５はトランスミッションケース100の吐出油路102に嵌合設置される。ハウジング４のフランジ部４３は凹部101を囲むようにトランスミッションケース100にボルト締結される。なお、カバー４ｃがフランジ部４３にボルト締結され、ハウジング４のモータ収容部４２の開口を塞ぐことで、モータ収容部４２内の気密性が保たれる。ハウジング４の外周面とトランスミッションケース100（凹部101）の内周面との間の隙間（オイルが充填される吸入部）103は、凹部101の開口部に設置されたシール部材104により、自動変速機の外部との連通が遮断される。また、上記隙間（オイルが充填される吸入部）103は、吐出部４５の外周面と吐出油路102の内周面との間に設置されたシール部材105により、吐出油路102との連通が遮断される。
【００１６】
図４は、マグネット３１の外周面の展開図を示す。マグネット３１には、複数のＮ極とＳ極が円周方向に交互に着磁されている。すなわち、マグネット３１は、第１の極性（例えばＮ極）に着磁された第１の磁極領域と、第１の極性とは逆極性の第２の極性（例えばＳ極）に着磁された第２の磁極領域と、が周方向に沿って交互に複数（例えば８極）設けられている。図４では、説明の便宜のため、一組のＮ極とＳ極のみを示す。各磁極領域は、マグネット３１の軸（すなわちロータ部３ａの軸）が延びる方向（以下、単に「軸方向」という）に沿って着磁形状が変化するように設けられている。第１の磁極領域および第２の磁極領域の輪郭線は略同形状であり、マグネット３１の軸方向中間側に、ロータ部３ａの軸に沿う方向に延びる第１部分311を有すると共に、第１部分311と接続して、マグネット３１の軸方向両端側に、ロータ部３ａの軸に対して傾斜するように延びる第２部分312を有する。第１部分311は、軸方向に沿う直線状に設けられている。第２部分312は、軸方向中間側から軸方向両端側に向かうにつれて、ロータ部３ａの軸に対する傾斜の角度（スキュー角度θ）が徐々に大きくなる曲線状に設けられている。言い換えると、第２部分312は曲線部を有する。この曲線部は、曲率が略一定であり、第１部分311およびマグネット３１の軸方向端部313に滑らかに連続する四半円形状である。よって、各磁極領域は、全体としてみると、（２つのＳ字状曲線に囲まれた）ヒステリシス曲線状にスキューさせて着磁した形状となっている。各磁極領域は、周方向で対向する２つの第１部分311に挟まれた第１の部分領域Ａと、周方向で対向する２つの第２部分312に挟まれた第２の部分領域Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）とを有する。
【００１７】
［実施例１の作用］
次に、モータ部３ないしポンプ１の作用を説明する。マグネット３１の第１の磁極領域および第２の磁極領域は、ロータ部３ａの軸に対して傾斜するようにスキュー着磁された第２の部分領域Ｂ（スキュー着磁領域）を有する。このように、ロータ部３ａにおけるマグネット３１の磁極を中心軸に対して傾斜させる、すなわち軸方向にスキューさせることで、ロータ部３ａとステータ部３ｂとの間での急激な磁束の変化を低減し、コギングトルクやトルクリップルを低減することができる。よって、これらによるモータ部３の振動や騒音を抑制できる。具体的には、マグネット３１の磁束を軸方向に沿って積分すると、周方向で隣接する（互いに逆方向の磁束を発生する）２つの磁極領域の第２の部分領域Ｂ同士（Ｂ１同士ないしＢ２同士）が軸方向で重なる周方向位置において、上記積分値が減少する。なお、スキュー角度θの変化のさせ方を調整することで、上記磁束の積分値を制御することができる。よって、界磁石としてのマグネット３１によって形成される界磁磁束の分布を任意に調整し、例えば正弦波状に近づけることができる。このため、マグネット３１の極性が反転する境界（変極部）近傍で急激な磁束量の変化が抑制される。よって、モータ部３のコギングトルクが低減される。また、コイル３４に生ずる誘起電圧波形も正弦波状になり、トルクリップルが低減される。すなわち、変極部における磁束密度の傾きが急峻であるほどコギングが大きくなるので、変極部における磁束密度の傾きは緩やかであることが望ましい。よって、磁束分布を例えば正弦波に近づけることで、モータ部３の発生トルクに関わる磁束密度の積分値である有効磁束を大きくとれ、かつコギングに関わる磁束密度の微分値を小さくすることができる。実施例１は、マグネット３１の着磁形状を調整するだけの構成で、トルクリップルを相殺するための電流波形入力を行う（例えばロバスト制御のような）特別な制御をモータ部３の駆動制御に組み込むことなく、トルクリップルの影響を緩和できる。
【００１８】
変極部においてより滑らかな磁束変化を発生させるためには、スキュー角度θをより大きくすることが好ましい。しかし、スキュー角度θをロータ部３ａの軸方向位置に関わらず一定としたまま（直線状のスキュー着磁形状としたまま）、単にスキュー角度θを大きくするだけでは、有効磁束が減少し、モータ部３が発生するトルクが低下してしまうおそれがある。すなわち、従来の技術では、スキュー角度θを調節することにより、コギングトルク等を効果的に抑制することと、モータトルクの低下を抑制することとの両立が困難であった。これに対し、実施例１のモータ部３は、スキュー角度θを、マグネット３１（ロータ部３ａ）の軸方向位置に応じて変化させる。よって、上記トレードオフを解消することができる。具体的には、マグネット３１の軸方向中間側にスキュー角度θが第１の角度（ゼロ）である第１の部分領域Ａを設け、マグネット３１の軸方向両端側にスキュー角度θが第１の角度（ゼロ）より大きい第２の部分領域Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）を設けた。よって、第２の部分領域Ｂのスキュー角度θを第１の部分領域Ａとは独立して大きく設定することで、より滑らかな磁束変化を発生させることが可能となる。一方、第１の部分領域Ａのスキュー角度θを第２の部分領域Ｂよりも小さく（ゼロと）することで、有効磁束の減少を抑制することができる。なお、第１の部分領域Ａのスキュー角度θは、ゼロに限らず、第２の部分領域Ｂのスキュー角度θよりも小さければよく、これにより、上記作用をある程度得ることができる。実施例１では、第１の部分領域Ａのスキュー角度θをゼロとしたため、有効磁束の減少を最大限抑制することができる。
【００１９】
なお、永久磁石を軸方向で複数に分割し、角度をずらして積み重ねることでスキューを設ける方法も知られている（例えば特開２０１１−１６６９５１号公報）。分割数を増やし、積み重ねる際の角度を変化させることで、実施例１と同様にスキュー角度を軸方向で変化させ、緩やかな磁束変化と有効磁束の減少抑制とを実現することも考えられる。しかし、この場合、部品点数の増加や組立て工数の増加を招き、コストが上昇するおそれがある。これに対し、実施例１のモータ部３は、リング磁石であるマグネット３１を分割することなく、着磁により複数の磁極領域を設ける構成において、その着磁形状のみを変化させるものであるため、部品点数の増加等によるコスト上昇を抑制することができる。
【００２０】
具体的には、第２の部分領域Ｂ（スキュー着磁形状）を曲線状とした。言い換えると、第２部分312は、曲線部を有しており、この曲線部においては、マグネット３１の軸方向中間側から軸方向両端側に向かうにつれて、ロータ部３ａの軸に対する傾斜の角度θが変化する（徐々に大きくなる）。よって、第２の部分領域Ｂのスキュー角度θを変化させない場合（直線状のスキュー着磁形状）に比べ、より滑らかな磁束変化が得られ、コギングトルクやトルクリップルを効果的に低減することができる。例えば第２部分312の曲率を変化させることも可能であり、このように磁束変化を任意に調整可能であるため、磁束変化のさせ方の自由度が大きい。従って、コギングトルク等をより細かく調整することができる。さらに、例えば有効磁束の減少を抑制するように第２の部分領域Ｂのスキュー角度θを変化させることで、モータトルクの低下をより確実に抑制することができる。
【００２１】
ポンプ１は、ポンプ部２がモータ部３（電動モータ）により駆動される電動ポンプである。すなわち、モータ部３は電動ポンプ１の駆動源として用いられる。よって、モータ部３のコギングトルクやトルクリップルを低減することで、ポンプ１の吐出流体の脈動を低減し、この脈動による振動や騒音を低減することができる。また、モータ部３のトルク低下を抑制することで、ポンプ１の吐出性能の低下を抑制することができる。さらに、ポンプ１は、車両に搭載される油圧機器（自動変速機）に適用される。よって、上記車両がアイドリングストップを行う車両や電気自動車等である場合には、ポンプ１の静音性を高めることで、車両の品質や商品性を向上できる。例えば、アイドリングストップ車において、自動変速機に適用される電動ポンプは、エンジン停止中等の静音環境で使用されることが多く、静音性の向上が課題となる。これに対し、実施例１のポンプ１は、モータ部３のコギングトルク等を低減することで、上記のように静音性を向上できる。
【００２２】
［実施例１の効果］
以下、実施例１のモータ部３ないしポンプ１が奏する効果を列挙する。
（１）円筒状の永久磁石（マグネット３１）を備えるロータ（ロータ部３ａ）と、ロータに対し所定の空隙を介して対向配置され、コイル３４が巻回されたステータ３３と、を備え、永久磁石は、第１の極性（例えばＮ極）に着磁された第１の磁極領域と、第１の極性とは逆極性の第２の極性（例えばＳ極）に着磁された第２の磁極領域と、が周方向に沿って交互に複数設けられ、第１の磁極領域および第２の磁極領域の（軸方向端部313を除く）輪郭線は、ロータの軸に対してゼロ以上の第１の角度をもって延びる第１部分311を永久磁石の軸方向中間側に有し、第１部分311と接続し、ロータの軸に対して第１の角度より大きい第２の角度をもって延びる第２部分312を永久磁石の軸方向両端側に有する。
よって、コギングトルク等を抑制しつつモータトルクの低下を抑制することができる。
【００２３】
（２）第１の角度はゼロであることを特徴とするモータ。
よって、モータトルクの低下をより効果的に抑制することができる。
【００２４】
（３）第２部分は曲線部を有することを特徴とするモータ。
よって、コギングトルク等をより効果的に抑制することができる。
【００２５】
（４）ポンプ１はモータ部３を駆動源として用いる。
よって、振動や騒音を低減しつつ、吐出性能の低下を抑制することができる。
【００２６】
（５）ポンプ１は車両に搭載される油圧機器用のオイルを吸入・吐出する。
よって、車両の静音性を高めることができる。
【００２７】
［実施例２］
図５は、実施例１のマグネット３１の外周面の展開図である。実施例２のポンプ１では、モータ部３において、第２の部分領域Ｂ（スキュー着磁形状）を直線状とした。言い換えると、第２部分312は、直線部を有しており、この直線部においては、マグネット３１の軸方向中間側から軸方向両端側に向かうにつれて、ロータ部３ａの軸に対する傾斜の角度θが一定である。他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。実施例２のモータ部３ないしポンプ１は、実施例１の上記（１）（２）（４）（５）と同様の効果を奏する。なお、実施例２では、第２部分312は単一の直線部を有することとしたが、複数の直線部を有してもよい。言い換えると、スキュー角度θを段階的に変えることとしてもよい。また、直線部と共に、実施例１のような曲線部を有してもよい。
【００２８】
［他の実施例］
以上、本発明を実現するための形態を、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、ポンプ部は、内接歯車ポンプに限らず、外接歯車ポンプや、ベーン式のポンプ等、他の形式であってもよい。本発明の着磁形状を、ブラシレスモータに限らず、他の形式のモータに適用してもよい。また、モータは、ステータの外周側に円筒状のロータを配置した、アウタロータ型であってもよい。また、マグネットの磁極にスキューを付ける代わりに、ステータ（ティース部）にスキューを付けることとしてもよいし、マグネットの磁極とティース部の両方にスキューを付けることとしてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１      ポンプ
２      ポンプ部
３      モータ部（モータ）
３ａ    ロータ部（ロータ）
３１    マグネット（永久磁石）
３１１  第１部分
３１２  第２部分
３３    ステータ
３４    コイル
【図１】
2013201810.tif 000003
【図２】
2013201810.tif 000004
【図３】
2013201810.tif 000005
【図４】
2013201810.tif 000006
【図５】
2013201810.tif 000007