(57)【要約】【課題】ＳＰＭのロータであって双方向に回転可能であり、ロータの回転中心からステータを見た磁石の着磁方向が逆方向の異極性であり、トルクリップルやコギングトルクの低減を図るブラシレスモータを提供する。【解決手段】ステータと、ステータに収容され、分離された永久磁石を表面側に装着されたロータとで成るブラシレスモータにおいて、永久磁石の極対数が少なくとも２以上であり、永久磁石の間隔が等間隔ではなく、極対数の隣接する永久磁石の間隔を、一方で等間隔に対して面内スキュー角θｓだけ接近させると共に、対向する隣接した永久磁石を面内スキュー角θｓだけ離間させた構造である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、前記ステータに収容され、分離された永久磁石を表面側に装着されたロータとで成るブラシレスモータにおいて、
前記永久磁石の極対数が少なくとも２以上であり、前記永久磁石の間隔が等間隔ではなく、前記極対数の隣接する永久磁石の間隔を、一方で前記等間隔に対して面内スキュー角θｓだけ接近させると共に、対向する隣接した永久磁石を前記面内スキュー角θｓだけ離間させた構造のブラシレスモータ。
【請求項２】
前記ロータの回転中心から前記ステータを見た前記永久磁石の着磁方向が、前記隣接した永久磁石間で逆方向の異極性を有している請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記面内スキュー角θｓが機械角の半周期となっている請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータに永久磁石を配設された異極性を有するブラシレスモータに関し、特に永久磁石の配置間隔を面内スキュー角で不均一にしてコギングトルク及びトルクリップルを低減した構造のブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、永久磁石により形成される磁極がロータ側に設けられるブラシレスモータが広い分野で採用され、注目されている。この種のブラシレスモータは、例えば図１及び図２に示されているように、ステータ１１０にロータ１２０が収容され、ステータ１１０のスロット１１１にコイルが巻回され、ロータ１２０の表面に永久磁石１２１〜１２８が配置されている。そして、永久磁石１２１〜１２８は隣接する永久磁石とそれぞれ角度θ０だけ離間されて均等間隔に配置されている。これは、永久磁石をロータコアの外周面に固着されて構成されるＳＰＭ（Surface  Permanent  Magnet）構造のロータや、永久磁石をロータコアの内部に埋め込んだＩＰＭ（Interior  Permanent  Magnet）構造のロータについても同様である。
【０００３】
このようなブラシレスモータでは一層の小型化及び高出力化が要請されると共に、コギングトルク及びトルクリップルの抑制も要請される。
【０００４】
かかる課題を解決するモータとして、特開２０１１−８３０４７号公報（特許文献１）に開示されたブラシレスモータがある。特許文献１に開示されたブラシレスモータは、ロータコアに配置した第１永久磁石Ｍ１〜第４永久磁石Ｍ４を中心軸線からみてそれぞれ不等角度間隔となるように配置することによって、非対称の空隙を設けた等角度配置のブラシレスモータのトルク特性を維持しつつ、トルクリップル、コギングトルクの低減を図るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８３０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のブラシレスモータは、コンシクエント型のロータであり、ロータの回転中心からステータを見た磁石の着磁方向が同極性となっている。コンシクエント型のロータであるため、製造にコストがアップする問題がある。また、特許文献１のブラシレスモータの構成は，特定の回転方向を想定したものであり、不等間隔とする角度の算出に関しても理論的根拠が不明であるという問題がある。
【０００７】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、ＳＰＭのロータであって双方向に回転可能であり、ロータの回転中心からステータを見た磁石の着磁方向が逆方向の異極性であり、ロータやステータをスキューさせることなく、トルクリップルやコギングトルクの低減を図るブラシレス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】
【０００８】
本発明は、ステータと、前記ステータに収容され、分離された永久磁石を表面側に装着されたロータとで成るブラシレスモータに関し、本発明の上記目的は、前記永久磁石の極対数が少なくとも２以上であり、前記永久磁石の間隔が等間隔ではなく、前記極対数の隣接する永久磁石の間隔を、一方で前記等間隔に対して面内スキュー角θｓだけ接近させると共に、対向する隣接した永久磁石を前記面内スキュー角θｓだけ離間させた構造により達成される。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、前記ロータの回転中心から前記ステータを見た前記永久磁石の着磁方向が、前記隣接した永久磁石間で逆方向の異極性を有していることにより、或いは前記面内スキュー角θｓが機械角の半周期となっていることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のブラシレスモータはＳＰＭのロータであり、ロータの回転中心からステータを見た磁石の着磁方向が逆方向の異極性であり、永久磁石の極対数の隣接する永久磁石の間隔を、一方で等間隔に対して面内スキュー角θｓだけ接近させると共に、対向する隣接した永久磁石を面内スキュー角θｓだけ離間させた構造にし、面内スキュー角θｓを機械角の半周期としているので、製造も容易であり、安価な構成で、トルクリップルやコギングトルクの低減を図ることができる。
【００１１】
上記ブラシレスモータを電動パワーステアリング装置に搭載することにより、トルクリップルやコギングトルクを抑制され、操舵感を向上した高性能な電動パワーステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一般的なブラシレスモータの構造例を示す断面図である。
【図２】一般的なブラシレスモータのロータ構造例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るブラシレスモータの基本構造を示す断面図である。
【図４】本発明に係るブラシレスモータのロータ構造例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るブラシレスモータの、面内スキューが平均トルクに及ぼす影響を示すチャートである。
【図６】本発明に係るブラシレスモータの、面内スキューがトルクリップルに及ぼす影響を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のブラシレスモータのロータはＳＰＭ型であり、永久磁石の極対数が少なくとも２以上（極数は４以上）であり、永久磁石の間隔が等間隔ではなく、極対数の隣接する永久磁石の間隔を、一方で等間隔に対して面内スキュー角θｓだけ接近させると共に、対向する隣接した永久磁石を面内スキュー角θｓだけ離間させた構造となっており、ロータの回転中心からステータを見た永久磁石の着磁方向が、隣接した永久磁石間で逆方向の異極性を有している。これにより、本発明のブラシレスモータは双方向の回転に対応可能であり、かつ最適な不等間隔である面内スキュー角θsが理論的に明らかな構造であり、以下に具体的な構造を示して説明する。
【００１４】
図３は本発明に係るブラシレスモータ１００の断面図であり、図４はロータ１２０の詳細を示す断面図である。本発明では、ロータの回転中心からステータを見た磁石の着磁方向は、隣接する磁石間で逆方向となる、いわゆる異極性を有している。つまり、図４における永久磁石１２１〜１２８について、例えば永久磁石１２１，１２３，１２５，１２７は同極で、１２２，１２４，１２６，１２８は異極になっている。また、最適な面内スキュー角θsは、図３に示すような８極１２スロットのブラシレスモータ１００の場合、“８”と“１２”の最大公約数２４で３６０°を除算した１５°の半分、即ち７．５°と算出できる。
【００１５】
具体的な最適な面内スキュー角θsの算出過程を、以下に示す。ブラシレスモータの極対数がＰの場合、トルクリップルの主成分である電気角６次成分を低減することを考える。機械角は１周期θｍｐ＝３６０[ｄｅｇ]なので、電気角１周期θｅｐは下記数１となる。
（数１）
θｅｐ＝３６０／Ｐ[ｄｅｇ]
従って，トルクリップルの１周期分の機械角θtは、  下記数２となる。
（数２）
θt＝（３６０／Ｐ）／６＝６０／Ｐ[ｄｅｇ]
面内スキュー角θsを機械角θtの半周期分とすることで、トルクリップルの山と谷が打ち消し合うことになる。よって、面内スキュー角θsは、下記数３で求められる。
（数３）
θs＝θt／２＝６０／Ｐ／２＝３０／Ｐ[ｄｅｇ]
数３より、例えば極数８のモータ、即ち極対数Ｐ＝４の場合、面内スキュー角θsは、       θs＝３０／４＝７．５[ｄｅｇ]と算出できる。
【００１６】
このように永久磁石を不均一に配置した構造を採用することで、本発明のモータはステータやロータのスキュー構成と同等の効果を有し、コギングトルクやトルクリップルの低減に効果がある。つまり、既存のスキューと、本発明の磁石位置を面内スキュー角θsだけ近接及び離間させることは、ステータ巻線が形成する回転磁界に対して、ロータ磁極を進む方向ないしは遅れる方向に変位させる点で共通する。
【００１７】
図３及び図４の例では、隣接した永久磁石１２１と永久磁石１２８を面内スキュー角θsだけ近接させると共に、対向しており、隣接した永久磁石１２４と永久磁石１２５を面内スキュー角θsだけ近接させる。また、隣接した永久磁石１２２と永久磁石１２３を面内スキュー角θsだけ離間させると共に、対向しており、隣接した永久磁石１２６と永久磁石１２７を面内スキュー角θsだけ離間させる。面内スキュー角θsを上記数３に基づいて設定することにより、トルクリップルの山と谷が打ち消し合うことになる。
【００１８】
このようにステータの回転磁界に対して、ロータ磁極の進んだ箇所で発生するトルクと、磁極の遅れた箇所で発生するトルクリップルを相殺することで、トルクリップルを低減する。
【００１９】
図５は、面内スキュー角θsが平均トルクに及ぼす影響を示しており、面内スキュー角θs＝０の平均トルクを１００［％］基準としている。また、図６は、面内スキュー角θsがトルクリップルに及ぼす影響を示しており、面内スキュー角θs＝０のトルクリップルを１００［％］基準としている。これらを表にまとめると、下記表１となる。
【００２０】
【表１】
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なお、上述ではロータコアの表面に永久磁石が配置されているが、表面全面をモールド加工しても良い。
【符号の説明】
【００２１】
１００，１００Ａ          ブラシレスモータ
１１０                    ステータ
１１１                    スロット
１２０                    ロータ
１２１〜１２８            永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017212762.tif 000007
【図５】
2017212762.tif 000008
【図６】
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