(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の扇形の磁石が平面に沿って配置されたロータと該ロータに対向するステータとを備えたディスクモータアセンブリに用いられる前記扇形の磁石であって、
前記磁石の側縁は上記ロータの半径線に沿っており、
上記ステータに対向する磁石の側面は、ステータに近接した中央の第１の面と、上記側縁に沿って位置し、かつステータから離間した第２の面および第３の面と、を備え、
上記第１の面の端縁がロータの半径線に対し傾斜し、これにより上記第１の面が、ロータの半径線に沿った磁石中心軸に対してスキューしていることを特徴とする磁石。
【請求項２】
上記第２の面および第３の面は、ほぼ三角形状をなすことを特徴とする請求項１記載の磁石。
【請求項３】
上記第１の面は、磁石の内周端縁において、磁石の一方の側縁から所定の角度αの範囲にあり、磁石の外周端縁において、磁石の他方の側縁から同じ角度αの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の磁石。
【請求項４】
上記第２の面および第３の面における磁石の厚みが、半径方向および周方向に沿って変化していることを特徴とする請求項１記載の磁石。
【請求項５】
複数の扇形の磁石が平面に沿って配置されたロータと、
該ロータに対向するステータと、
を備えたディスクモータアセンブリにおいて、
前記扇形の磁石の側縁は上記ロータの半径線に沿っており、
上記ステータに対向する磁石の側面は、ステータに近接した中央の第１の面と、上記側縁に沿って位置し、かつステータから離間した第２の面および第３の面と、を備え、
上記第１の面の端縁がロータの半径線に対し傾斜し、これにより上記第１の面が、ロータの半径線に沿った磁石中心軸に対してスキューしていることを特徴とするディスクモータアセンブリ。
【請求項６】
上記磁石の上記第１の面が、上記平面に一致することを特徴とする請求項５記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に永久磁石モータに用いられる永久磁石の設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石電動モータとしてさまざまなものがさまざまな目的に使用されている。このようなモータを設計するには数多くの試みや困難を乗り越えなければならない。
【０００３】
永久磁石モータに関連する困難の一つは、ステータに対してロータが動くときに生じる磁束の乱れに打ち勝つ試みである。電気誘導モータにおいては、空隙（エアギャップ）に面して部分的にまたは完全に開いたスロット開口を有するステータスロットを、ロータコンダクタが通過したときに、乱れが生じる。この乱れは、通常、雑音や振動およびトルク脈動を生じる。この影響を最小限にするための試みの一つは、磁石を交互または傾斜配列に配することによってロータにスキュー（ねじれ）を与えることである。他の試みは、ステータコンダクタとそのスロットにスキュー（ねじれ）を与えることである。これは磁束の乱れを弱める働きはするが、まだ乗り越えるべき困難は残される。磁石ブロックを円筒状のロータにスキュー型に設置することは、容易ではない。同様に、永久磁石リニアモータにおいて、望ましい結果を得るためにも、比較的難しい設置プロセスが要求される。モータアセンブリの二次部分に磁石を設置するのは特に難しい。埋め込まれた磁石を有する形に、ロータあるいは二次部分内に、スキュー型に磁石を設置するのは特に難しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
モータアセンブリのロータ部分にスキュー型に磁石を収納できるさらに多様性のある配置が要求されている。さらに、永久磁石モータにおける磁束の乱れの減衰を達成するより容易でより安価な方法が要求されている。本発明は、これらの要求を目的とし、上述した従来例に関連した欠点および障害を回避するものである。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
広義に言えば、本発明は、本体と、この本体に対してスキューつまりねじられた磁界と、を有する永久磁石である。本発明によって設計された永久磁石においては、上記本体は中心軸を有する。磁石上の少なくとも一つの面は、この本体の中心軸と整列しない。本発明によって設計された永久磁石をモータアセンブリに用いる場合、磁石本体の取付面はロータ軸と整列されるが、スキューした面はロータ軸と整列しない。
【０００６】
本発明によって設計された磁石を含むモータアセンブリは、他の設計では発生する磁束の乱れが起きない。さらに、本発明によって設計されたモータアセンブリは、以前の装置と比較して製造が安価である。
【０００７】
本発明のさまざまな特徴および利点は、以下に述べる、現時点での好ましい実施例の詳細な説明から当業者に明白となるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１に示すように、モータアセンブリ２０は、ステータ部分２２とロータ部分２４とを含む。モータアセンブリ２０は、好ましくは、永久磁石モータアセンブリであって、この永久磁石モータアセンブリとは、以下に記述するものを除いて従来と同様に、トルクを発生し、またジェネレータとして使用される場合は、電気エネルギーを発生するものである。
【００１０】
ロータ２４は、ステータ２２に対してロータ軸２６を中心に回転する。複数の磁石３０が、ロータ２４上に支持されている。ステータ２２は、空隙（エアギャップ）を介してロータ２４から離れている。ロータ２４が回転すると、当業者に知られているように、磁石３０がステータ２２のスロット（図示せず）を通過し、モータトルクを発生する。
【００１１】
磁石３０は、好ましくは、第１の側面３２と第２の側面３４とを有するよう設計される。磁石の軸３５に平行である第１の側面３２は、ある実施例では、ロータ部分２４に固着されるように構成される。他の例では、図７に示されるように、磁石３０がモータアセンブリ内の所望の位置に埋め込まれる。第２の側面３４は、好ましくは、本体の中心線３５つまり磁石３０の軸３５に対してスキューつまりねじられた少なくとも一つの面を含む。
【００１２】
図２〜図４に示す実施例では、第１の側面３２は、一定の幅Ｗを有する矩形状をなす。磁石の第２の側面３４は、第１の面３６と、第２の面３８と、第３の面４０と、を含む。第１の面３６の一対の端縁は、磁石本体の中心線つまり軸３５には平行でないが互いに平行となっている。第１の面３６は、好ましくは、図２の例に示すように、本体の全長Ｌに沿って一定の幅を有する。第１の面３６と第１の側面３２との間における磁石本体の厚みＴは、第１の面３６の幅にわたって一定としてもよい。これは、図２における厚みＴ１として例示されている。あるいは、図３に見られるように、第１の面３６の幅に沿って、磁石の厚みＴが、厚みＴ１から厚みＴ２へと変化しても良い。
【００１３】
なお、図５に示す実施例では、磁石本体が中心線３５を有する概ね扇形をなしている。この例では、第２の側面３４の第１の面３６は、図示するように、角度αで挟まれた範囲に形成されているが、本体の幅の広い方の端部では左右の一方に偏った角度αの範囲に、幅の狭い方の端部では他方に偏った角度αの範囲に、それぞれ位置するように、第１の面３６が形成される。これにより、第１の面３６は本体の中心線３５に対し傾いている。
【００１４】
図示の実施例では、第２の面３８および第３の面４０は、幅方向および長さ方向において変化する厚みを有する（例えば図２に示すように、厚みＴ１から厚み（Ｔ１−Ｔ３）へと変化する）。
【００１５】
磁石３０の第２の側面３４上に、このように面を配することによって、本体の中心線３５とは整列しない磁界中心を有する磁界が生じる。したがって、本体の中心線３５がロータ軸２６と整列するように磁石３０をロータ２４に支持させた状態では、各々の磁石３０の磁界は、ロータ軸２６とは整列しない。
【００１６】
図示したように磁石形状にスキューを持たせることによって、モータアセンブリにおける磁束の乱れが減衰する。磁石３０の磁気的中心線と本体の機械的中心線とは一致しない。モータアセンブリ２０における励起の対象となる部品（すなわち、ステータ）に対する位置ではなくて、磁石３０の形状によって、スキューが与えられる。本発明に従ってスキューを生成することにより、従来、モータアセンブリに生じていた空隙に面した磁気抵抗の変化が軽減する。これによって、トルク脈動の減衰および磁気的雑音の減少がもたらされる。
【００１７】
本発明によって設計された磁石は、ロータ２４がステータ２２に対して回転するにつれて、高い磁束から低い磁束へ、そしてまた高い磁束へと、急激かつ突然に移行することはない。つまり、本発明によれば、高い磁束から低い磁束への移行は、空間的および時間的に緩やかなものとなる。傾斜ないしはスキューした磁石の面は、一方の磁束レベルから他方の磁束レベルへの移動を容易にする傾斜路を形成し、これによって磁束レベルの移行が緩やかとなり、振動騒音が低減する。
【００１８】
本発明によって設計された磁石は、異なった状況で要求されるさまざまなデザインのロータ２４に対応するために、第１の側面３２を、図２および３に図示されるように平坦な取付面３２としてもよく、または、図４に図示されるように、湾曲した取付面３２としてもよい。図２に図示された例は、埋込み磁石型ロータを有するモータやリニアモータに用いられるのが好ましい。図４に図示された例は、円筒型ロータに用いられるのが最適である。しかし、図４の例は、必ずしも円筒型ロータに限定されず、リニアモータや図６に示されるようなディスクタイプのモータにも使用可能である。
【００１９】
好ましい実施例では、磁石３０は、好ましくは、所望の最終形状に圧縮成形され、その後、焼結される。製造上の経済性および取付誤差回避のため、これに引き続く機械加工工程を用いないことが好ましい。
【００２０】
上記の記述は、本質を限定するものではなく、代表的なものとして述べたに過ぎない。本発明の範囲および趣旨から逸脱することのない、開示した実施例に対する変更および修正は、当業者に明らかであろう。本発明に与えられる法的保護の範囲は、特許請求の範囲を検討することによってのみ決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明によって設計されたモータアセンブリを概略的に示す。
【図２】  図２は、本発明によって設計された一実施例の永久磁石の斜視図である。
【図３】  図３は、本発明によって設計された他の実施例の永久磁石の斜視図である。
【図４】  図４は、本発明によって設計された他の実施例の永久磁石の斜視図である。
【図５】  図５は、本発明によって設計された他の実施例の永久磁石の斜視図である。
【図６】  図６は、本発明によって設計されたディスクモータアセンブリの斜視図である。
【図７】  図７は、本発明によって設計された埋込型永久磁石を有するモータアセンブリの斜視図である。
【符号の説明】
２０    モータアセンブリ
２２    ステータ
２４    ロータ
２６    ロータ軸
３０    磁石
３２    第１の側面
３４    第２の側面
３５    本体中心線
３６    第１の面
３８    第２の面
４０    第３の面
【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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