(57)【要約】【課題】爪状磁極に向かう有効磁束を増やすことができるロータを提供すること。【解決手段】ロータ２１は、それぞれ略円板状の第１及び第２コアベース３１ａ，３２ａの外周部に、等間隔に複数の第１及び第２爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、第１及び第２コアベース３１ａ，３２ａが対向されつつ第１及び第２爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコア３１，３２と、第１及び第２コアベース３１ａ，３２ａ同士の軸方向の間に配置され、軸方向に第１の磁極と第２の磁極とが形成されることで、第１爪状磁極を第１の磁極として機能させ、第２爪状磁極を第２の磁極として機能させる円板磁石３３とを備える。そして、円板磁石３３は、軸方向に対して湾曲して配向される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコアと、
前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に第１の磁極と第２の磁極とが形成されることで、前記第１ロータコアの前記爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２ロータコアの前記爪状磁極を第２の磁極として機能させる円板磁石と
を備えたロータであって、
前記円板磁石は、軸方向に対して湾曲又は傾斜して配向されたことを特徴とするロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記円板磁石は、単一の磁石素材が着磁されてなり、軸方向一端から径方向内側に向かい軸方向他端までは径方向外側に向かうように湾曲して配向されたことを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記円板磁石は、軸方向に積層される複数の分割円板磁石からなり、
軸方向端部に配置される少なくとも一方の前記分割円板磁石が、軸方向に対して傾斜して配向されたことを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータと、
回転磁界を発生するステータと
を備えたことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ、及びモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータのロータとしては、コアベースの外周部に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる２つのロータコアと、それらの軸方向の間に配置され軸方向に第１の磁極と第２の磁極とが形成された円板磁石とを備え、各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させるいわゆる永久磁石界磁のランデル型構造のロータがある（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２０１３−２１２０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなロータでは、軸方向に沿って配向された円板磁石の軸方向端部から径方向外側に延びる爪状磁極に直角に磁路が曲がっているため、磁束が爪状磁極に向かって流れ難いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、爪状磁極に向かう有効磁束を増やすことができるロータ、及び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ロータは、それぞれ略円板状のコアベースの外周部に、等間隔に複数の爪状磁極が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成され、互いのコアベースが対向されつつ爪状磁極が周方向に交互に配置された第１及び第２ロータコアと、前記コアベース同士の軸方向の間に配置され、前記軸方向に第１の磁極と第２の磁極とが形成されることで、前記第１ロータコアの前記爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２ロータコアの前記爪状磁極を第２の磁極として機能させる円板磁石とを備えたロータであって、前記円板磁石は、軸方向に対して湾曲又は傾斜して配向される。
【０００７】
同構成によれば、円板磁石は、軸方向に対して湾曲又は傾斜して配向されることで、単に軸方向に沿って配向されたものに比べて、径方向外側に配置される爪状磁極に向かう磁束（有効磁束）を増やすことができる。その結果、ステータとの磁束の授受を増やすことが可能となり、モータの高トルク化を図ることができる。
【０００８】
上記ロータにおいて、前記円板磁石は、単一の磁石素材が着磁されてなり、軸方向一端から径方向内側に向かい軸方向他端までは径方向外側に向かうように湾曲して配向されることが好ましい。
【０００９】
同構成によれば、円板磁石は、単一の磁石素材が着磁されてなり、軸方向一端から径方向内側に向かい軸方向他端までは径方向外側に向かうように湾曲して配向されるため、単一の円板磁石で、有効磁束を増やすことができる。
【００１０】
上記ロータにおいて、前記円板磁石は、軸方向に積層される複数の分割円板磁石からなり、軸方向端部に配置される少なくとも一方の前記分割円板磁石が、軸方向に対して傾斜して配向されることが好ましい。
【００１１】
同構成によれば、前記円板磁石は、軸方向に積層される複数の分割円板磁石からなり、軸方向端部に配置される少なくとも一方の分割円板磁石が、軸方向に対して傾斜して配向された構成であるため、湾曲して配向させる場合のような特殊な着磁を必要とせず、容易に円板磁石を得ることができる。
【００１２】
上記課題を解決するモータは、上記ロータと、回転磁界を発生するステータとを備える。
同構成によれば、モータにおいて、上記した効果を得ることができ、高トルク化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のロータ、及びモータでは、爪状磁極に向かう有効磁束を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態におけるブラシレスモータの一部断面図。
【図２】一実施形態におけるブラシレスモータの一部断面図。
【図３】一実施形態におけるロータの斜視図。
【図４】一実施形態におけるロータの一部断面図。
【図５】一実施形態における着磁工程を説明するための斜視図。
【図６】一実施形態における着磁工程を説明するための断面図。
【図７】別例におけるロータの一部断面図。
【図８】別例における極異方性磁石の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、モータの一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、モータとしてのブラシレスモータ１１のケース１２は、略有底円筒状に形成されたヨークハウジング１３と、このヨークハウジング１３の開口部を閉塞する非磁性体である樹脂材よりなる蓋部としてのエンドプレート１４とを有している。
【００１６】
図１に示すように、ヨークハウジング１３の内周面にはステータ１６が固定されている。ステータ１６は、径方向内側に延びる複数のティース１７ａを有するステータコア１７と、ステータコア１７のティース１７ａにインシュレータ１９を介して巻回される巻線２０とを備えている。ステータ１６は、外部の制御回路Ｓから巻線２０に駆動電流が供給されることで回転磁界を発生する。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態のステータコア１７は、周方向に１２個のティース１７ａを有している。従って、ティース１７ａ間に形成されるスロット１７ｂの数も１２個とされている。
【００１８】
図２に示すように、ティース１７ａは、巻回部１８ａと、巻回部１８ａの径方向内側の端部から周方向両側に突出する突出部１８ｂとを備える。巻回部１８ａには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線２０が集中巻にて巻回されている。
【００１９】
図１に示すように、ブラシレスモータ１１のロータ２１はシャフト２２を有し、ステータ１６の内側に配置されている。シャフト２２は、ヨークハウジング１３の底部１３ａ及びエンドプレート１４の各中央にそれぞれ支持された軸受２３，２４により軸中心Ｌで回転可能に支持されている。
【００２０】
図３及び図４に示すように、ロータ２１は、前記シャフト２２が圧入されることで互いの軸方向の間隔が保持されつつシャフト２２に支持（固定）される第１及び第２ロータコア３１，３２と、第１ロータコア３１と第２ロータコア３２との軸方向の間に介在される円板磁石（界磁磁石）３３とを備える。更に、ロータ２１は、背面補助磁石３４，３５と、極間磁石３６，３７とを備える。
【００２１】
詳しくは、第１ロータコア３１は、略円板状の第１コアベース３１ａの外周部に、等間隔に複数（本実施形態では４つ）の第１爪状磁極３１ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出して形成されている。
【００２２】
第２ロータコア３２は、第１ロータコア３１と同形状であって、略円板状の第２コアベース３２ａの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極３２ｂが径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出して形成されている。そして、第１及び第２ロータコア３１，３２は、その中心孔３１ｃ，３２ｃにシャフト２２が貫通されるとともに圧入されて該シャフト２２に対して固定（支持）される。この際、第２ロータコア３２は、各第２爪状磁極３２ｂが周方向に隣り合う第１爪状磁極３１ｂ間に配置されるようにして、且つ第１コアベース３１ａと第２コアベース３２ａとの対向する軸方向の間に円板磁石３３が配置（挟持）されるようにして第１ロータコア３１に対して組み付けられている。
【００２３】
円板磁石３３は、フェライト磁石やネオジム磁石等の磁石であって、シャフト２２が貫通される中心孔３３ａが形成された円環状に形成され、軸方向に第１の磁極と第２の磁極とが形成されることで、第１爪状磁極３１ｂを第１の磁極（本実施形態ではＮ極）として機能させ、第２爪状磁極３２ｂを第２の磁極（本実施形態ではＳ極）として機能させる。即ち、本実施形態のロータ２１は、界磁磁石としての円板磁石３３を用いた所謂ランデル型構造のロータである。ロータ２１は、Ｎ極となる４つの第１爪状磁極３１ｂと、Ｓ極となる４つの第２爪状磁極３２ｂとが周方向に交互に配置されており、極数が８極（極対数が４個）となる。すなわち、本実施形態では、ロータ２１の極数が「８」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されている。
【００２４】
各第１爪状磁極３１ｂの背面（径方向内側の面）と第２コアベース３２ａの外周面との間には、背面補助磁石３４が配置されている。背面補助磁石３４は、その軸直交方向断面が略扇形状とされ、第１爪状磁極３１ｂの背面に当接する側が第１爪状磁極３１ｂと同極のＮ極に、第２コアベース３２ａの外周面に当接する側が同第２コアベース３２ａと同極のＳ極となるように磁化されている。
【００２５】
また、各第２爪状磁極３２ｂの背面（径方向内側の面）と第１コアベース３１ａの外周面との間には、第１爪状磁極３１ｂと同様に、背面補助磁石３５が配置されている。背面補助磁石３５は、その軸直交方向断面が扇形状とされ、第２爪状磁極３２ｂの背面に当接する側がＳ極に、第１コアベース３１ａの外周面に当接する側がＮ極となるように磁化されている。
【００２６】
又、図２及び図３に示すように、第１爪状磁極３１ｂと第２爪状磁極３２ｂとの周方向の間には、周方向に磁化された極間磁石３６，３７が配置されている。
また、図１に示すように、ロータ２１には、略円板状のマグネット固定部材４１を介してセンサ磁石４２が設けられている。詳しくは、マグネット固定部材４１は、中央にボス部４１ａが形成された円板部４１ｂと、この円板部４１ｂの外縁から筒状に延びる筒部４１ｃとを有し、該筒部４１ｃの内周面及び円板部４１ｂの表面に当接するように環状のセンサ磁石４２が固着されている。そして、マグネット固定部材４１は、第１ロータコア３１と対向する側で、そのボス部４１ａがシャフト２２に外嵌されて固定されている。
【００２７】
そして、エンドプレート１４において、センサ磁石４２と軸方向に対向する位置には磁気センサとしてのホールＩＣ４３が設けられている。ホールＩＣ４３は、センサ磁石４２に基づくＮ極とＳ極の磁界を感知するとそれぞれＨレベルの検出信号とＬレベルの検出信号とを前記制御回路Ｓに出力し、該制御回路Ｓは前記検出信号に基づいて巻線２０に駆動電流を供給する。
【００２８】
ここで、図４に示すように、本実施形態の円板磁石３３は、後述する着磁工程によって、軸方向に対して湾曲して配向されている。詳しくは、円板磁石３３は、単一の磁石素材５１（図５及び図６参照）が着磁されてなり、軸方向一端（図４中、下端）から径方向内側に向かい軸方向他端（図４中、上端）までは径方向外側に向かうように湾曲して配向（図４中の矢印参照）されている。言い換えると、円板磁石３３は、第１及び第２爪状磁極３１ｂ，３２ｂに向かう磁束（有効磁束）を増やすべく湾曲して配向されている。更に言い換えると、円板磁石３３は、端面に向かうに従い、中心軸から離れる（広がる）方向に配向されている。
【００２９】
又、図５及び図６に示すように、上記したロータ２１（円板磁石３３）の製造方法は、着磁前の磁石素材５１の外周を囲うように着磁用コイル５２を配置し、該着磁用コイル５２に大電流を流すことで着磁用コイル５２周りに配向磁界（図６中、矢印参照）を発生させ、湾曲した配向の前記円板磁石３３を得る「着磁工程」を備えている。即ち、本実施形態の円板磁石３３は、その外周の点（着磁用コイル５２）を中心とした円弧に沿って配向されている。
【００３０】
次に、上記のように構成されたブラシレスモータ１１の作用について説明する。
制御回路Ｓから巻線２０に３相の駆動電流が供給されると、ステータ１６にて回転磁界が発生され、ロータ２１が回転駆動される。この際、ホールＩＣ４３と対向するセンサ磁石４２が回転することで、ホールＩＣ４３から出力される検出信号のレベルがロータ２１の回転角度（位置）に応じて切り替わり、その検出信号に基づいて制御回路Ｓから巻線２０に最適なタイミングで切り替わる３相の駆動電流が供給される。これにより、良好に回転磁界が発生され、ロータ２１が良好に連続して回転駆動される。
【００３１】
次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）円板磁石３３は、軸方向に対して湾曲して配向されることで、単に軸方向に沿って配向されたものに比べて、径方向外側に配置される第１及び第２爪状磁極３１ｂ，３２ｂに向かう磁束（有効磁束）を増やすことができる。その結果、ステータ１６との磁束の授受を増やすことが可能となり、ブラシレスモータ１１の高トルク化を図ることができる。
【００３２】
（２）円板磁石３３は、単一の磁石素材５１が着磁されてなり、軸方向一端（図４中、下端）から径方向内側に向かい軸方向他端（図４中、上端）までは径方向外側に向かうように湾曲して配向されるため、単一の円板磁石３３で、有効磁束を増やすことができる。
【００３３】
（３）「着磁工程」にて、磁石素材５１の外周を囲うように着磁用コイル５２が配置され、該着磁用コイル５２に大電流を流すことで湾曲した配向の円板磁石３３が得られる。このようにすると、湾曲した配向の円板磁石３３を容易に得ることができる。
【００３４】
上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、円板磁石３３は、単一の磁石素材５１が着磁されてなり、軸方向に対して湾曲して配向されるとしたが、これに限定されず、例えば、円板磁石は、軸方向に積層される複数の分割円板磁石からなり、軸方向端部に配置される少なくとも一方の分割円板磁石が、軸方向に対して傾斜して配向されたものとしてもよい。
【００３５】
具体的には、例えば、図７に示すように、変更してもよい。この例では、円板磁石６１は、軸方向に積層される２つの分割円板磁石６２，６３からなり、各分割円板磁石６２，６３が、軸方向に対して傾斜して配向されている。詳しくは、軸方向一方側（図７中、下端側）の分割円板磁石６２は軸方向一端から軸方向他端に向かいながら径方向内側に傾斜して配向され、軸方向他方側（図７中、上端側）の分割円板磁石６３は軸方向一端から軸方向他端に向かいながら径方向外側に傾斜して配向されている。
【００３６】
このようにしても、単に軸方向に沿って配向されたものに比べて、径方向外側に配置される第１及び第２爪状磁極３１ｂ，３２ｂに向かう磁束（有効磁束）を増やすことができる。又、各分割円板磁石６２，６３が、軸方向に対して傾斜して配向された構成であるため、湾曲して配向させる場合のような特殊な着磁を必要とせず、容易に円板磁石６１を得ることができる。尚、この例の円板磁石６１は、２つの分割円板磁石６２，６３からなるとしたが、３つ以上としてもよく、この場合、例えば、中間に積層される分割円板磁石は単に軸方向に沿って配向されたものとしてもよい。
【００３７】
・上記実施形態の背面補助磁石３４，３５及び極間磁石３６，３７は、図８に示すように、背面磁石部７１と極間磁石部７２とが交互に設けられた環状の極異方性磁石７３に変更してもよい。極異方性磁石７３は、図８中に模式的に矢印で示すように背面磁石部７１の外周面から周方向に隣り合う背面磁石部７１の外周面に亘って配向されることで背面磁石部７１及び極間磁石部７２のそれぞれで漏れ磁束を抑えるように磁化されている。
【００３８】
・上記実施形態及び別例では、背面補助磁石３４，３５や極間磁石３６，３７や極異方性磁石７３が設けられた構成としたが、それらが設けられていないロータとしてもよい。
・上記実施形態及び別例では、ロータ２１の極数が「８」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されたブラシレスモータ１１に具体化したが、ロータ２１の極数やステータ１６のティース１７ａの数は変更してもよい。例えば、ロータ２１の極数が「１０」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されたブラシレスモータに具体化してもよい。
【００３９】
上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）請求項２に記載のロータの製造方法であって、
前記磁石素材の外周を囲うように着磁用コイルを配置し、該着磁用コイルに大電流を流すことで湾曲した配向の前記円板磁石を得る着磁工程を備えたことを特徴とするロータの製造方法。
【００４０】
同方法によれば、着磁工程にて、磁石素材の外周を囲うように着磁用コイルが配置され、該着磁用コイルに大電流を流すことで湾曲した配向の円板磁石が得られる。このようにすると、湾曲した配向の円板磁石を容易に得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１６…ステータ、２１…ロータ、３１…第１ロータコア、３１ａ…第１コアベース（コアベース）、３１ｂ…第１爪状磁極（爪状磁極）、３２…第２ロータコア、３２ａ…第２コアベース（コアベース）、３２ｂ…第２爪状磁極（爪状磁極）、３３，６１…円板磁石、５１…磁石素材、６２，６３…分割円板磁石。
【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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【図７】
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【図８】
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