(57)【要約】【課題】ロータ側の永久磁石での渦電流損失を効率良く低減することのできるクローポール型モータを提供する。【解決手段】ロータの周域に複数の永久磁石２０を配置する。ステータ１０は、３相のステータリングを軸方向に積層して成り、各ステータリングはロータの外周面に対峙する磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗを有する。２つのステータリングの磁極爪１７ｕ，１７ｗは、永久磁石２０の軸方向の中心に対してオフセットして配置する。永久磁石２０をロータの円周方向で複数の磁石片２０ａ，２０ａに分割して、渦電流の周回部面積を小さくする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の永久磁石が周方向に沿って配置されたロータと、このロータの外周域または内周域に配置され、３相のステータリングが軸方向に積層されて成るステータと、を備え、
前記各ステータリングが、環状のリターンパス部と、このリターンパス部から径方向内側または外側に突出する複数のティースを有し、
前記３相のステタリングのティースに電磁コイルが係合されるとともに、前記各ティースの径方向の端部に、前記ロータの外周面または内周面に対峙する磁極爪が設けられ、
前記少なくとも一つのステータリングの磁極爪が、前記永久磁石の軸方向の中心に対してオフセットして配置されているクローポール型モータであって、
前記永久磁石のうちの１磁極を成す単位永久磁石をロータの円周方向で複数の磁石片に分割したことを特徴とするクローポール型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁路を構成するステータリングが軸方向に３相に積層され、各ステータリングの内周または外周に電磁コイルを係止するティースを備えたクローポール型モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動等に用いられるクローポール型モータとして、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のステータリングが軸方向に積層され、各ステータリングの環状のリターンパス部の内周に突設された複数のティースに、蛇行した電磁コイルが係合されるとともに、各ティースの径方向内側の端部にロータの外周面に対峙する磁極爪が設けられたものがある。このモータの場合、軸方向両側のステータリングのティースは、リターンパス部に対して軸方向の一側に突出し、軸方向中央のステータリングのティースは、リターンパス部に対して軸方向の両側に突出している。
【０００３】
また、この種のクローポール型モータとして、軸方向両側のステータリングの磁極爪が軸方向の各一端側に偏って配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２８０１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロータに配置される永久磁石では周囲の磁界の変化の影響を受けて渦電流が生じ、それによってモータの渦電流損失が増大することが知られている。
永久磁石での渦電流損失を低減する対策としては、永久磁石を軸方向で複数の磁石片に分割し、各磁石片のアスペクト比を大きくすることが行われている。
【０００５】
しかしながら、上記のクローポール型モータにおいては、軸方向両側のステータリングの磁極爪が軸方向の一方に偏って配置され、永久磁石の軸方向の中心に対してオフセットしている。このため、永久磁石上の渦電流の渦は、磁極片の存在する位置に対応してできる大きな渦と、磁極片の存在しない位置に対応してできる小さな渦となり、例えば、永久磁石を軸方向で２つの分割片に分割しても、大きな渦電流の渦の周回部面積を効率良く低減することができない。
すなわち、例えば、磁極爪が永久磁石の４分の３の長さで軸方向の一端側に配置されている場合に、図４に示すように、永久磁石５０を軸方向で２つの分割片５０ａ，５０ａに分割すると、磁極爪の存在する位置に対応してできる大きな渦電流の渦は、３分の２大きさの渦ｐ１と３分の１大きさの渦ｐ２に分割されるのみで、最大の大きさの渦ｐ１を充分に小さくすることができない。
【０００６】
そこで、この発明は、ロータ側の永久磁石での渦電流損失を効率良く低減することのできるクローポール型モータを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、複数の永久磁石（例えば、後述の実施形態における永久磁石２０）が周方向に沿って配置されたロータ（例えば、後述の実施形態におけるロータ１２）と、このロータの外周域または内周域に配置され、３相のステータリング（例えば、後述の実施形態におけるステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ）が軸方向に積層されて成るステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１０）と、を備え、前記各ステータリングが、環状のリターンパス部（例えば、後述の実施形態におけるリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ）と、このリターンパス部から径方向内側または外側に突出する複数のティース（例えば、後述の実施形態におけるティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ）を有し、前記３相のステタリングのティースに電磁コイル（例えば、後述の実施形態における環状コイル２１Ｕ，２１Ｗ）が係合されるとともに、前記各ティースの径方向の端部に、前記ロータの外周面または内周面に対峙する磁極爪（例えば、後述の実施形態における磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗ）が設けられ、前記少なくとも一つのステータリングの磁極爪が、前記永久磁石の軸方向の中心に対してオフセットして配置されているクローポール型モータであって、前記永久磁石のうちの１磁極を成す単位永久磁石をロータの円周方向で複数の磁石片（例えば、後述の実施形態における磁石片２０ａ）に分割したことを特徴とする。
これにより、いずれかの磁極片が永久磁石の軸方向の中心に対してオフセットして配置されていても、永久磁石にできる大きな渦電流の渦が磁石片の数だけほぼ等分に分割されることになる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、１磁極を成す単位永久磁石をロータの円周方向で複数の磁石片に分割し、永久磁石にできる大きな渦電流の渦を磁石片の数だけほぼ等分に分割されるようにしたため、永久磁石での渦電流損失を効率良く低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、この発明にかかるクローポール型モータ１の部分断面斜視図であり、図２は、同モータ１のステータ１０単体の斜視図である。
このモータ１は、例えば、ハイブリッド車両のエンジンとトランスミッションの間で両者に直結され、モータ動力を、トランスミッションを介して車輪に伝達するとともに、車輪やエンジンの動力を用いて発電を行うのに用いられる。ステータ１０は、エンジンブロックに一体に結合されるアルミニウム製のモータハウジング（図示せず）の内部に取り付けられ、その内周側に同軸にロータ１２が回転可能に配置されている。ロータ１２側には円周方向に沿って複数の永久磁石２０が取り付けられ、ステータ１０は、ロータ１２を回転させるための回転磁界を発生する。
【００１０】
ステータ１０は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相のステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗと、これらに係合されるＵ相とＷ相の環状コイル２１Ｕ，２１Ｗ（電磁コイル）を備えている。各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは鉄系の圧粉磁性材によって形成され、外周壁をなす円環状のリターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗと、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの内周から径方向内側に突出して環状コイル２１Ｕ，２１Ｗが係合される複数のティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗと、を備えている。ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗが軸方向に積層され、その状態で各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが円周方向に沿って所定の順序で配列されるようになっている。また、各ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの径方向内側の端部には、ティース１６ｕ，１６ｖ，１６ｗの一般断面よりも一回り大きく外側に張り出し、ロータ１２の外周面に対峙して磁束の入出が行われる磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗが設けられている。
【００１１】
環状コイル２１Ｕ，２１ＷはＶ字状に結線され、互いの位相差が１２０°を成す正弦波で通電されることにより、回転磁界を発生する。
また、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの外周縁部には、リターンパス部１５ｕ，１５ｖ，１５ｗの径方向外側に膨出する複数の膨出部１８が設けられ、各ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの膨出部１８が図示しない締結ボルトによってモータハウジングに締結固定されるようになっている。
【００１２】
図３は、ロータ１２の外周上で１磁極を成す単位永久磁石２０を、ステータリング１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗの磁極爪１７ｕ，１７ｖ，１７ｗとともに示した正面図である。
同図に示すように、軸方向中央のステータリング１３Ｖの磁極爪１７ｖは、その軸方向の中心が永久磁石２０の軸方向の中心と合致するように配置されているが、両側のステータリング１３Ｕ，１３Ｗの磁極爪１７ｕ，１３ｗは、その軸方向の中心が永久磁石２０の軸方向の中心に対してオフセットして配置されている。具体的には、一方のステータリング１３Ｕの磁極爪１７ｕは永久磁石２０の軸方向の一端側に偏って配置され、他方のステータリング１３Ｗの磁極爪１７ｗは永久磁石２０の軸方向の他端側に偏って配置されている。
したがって、単位永久磁石２０がステータリング１３Ｕ，１３Ｗの磁極爪１７ｕ，１７ｗの前面を通過するときには、単位永久磁石２０上には、磁極爪１７ｕ，１７ｗの存在する位置に対応する領域と、存在しない位置に対応する領域とに逆向きの渦電流の渦が発生する。
【００１３】
ロータ１２上の単位永久磁石２０は円周方向で分割され、軸方向に長い長方形状の複数の磁石片２０ａに分割されている。図３は、円周方向で２つの磁石片２０ａに分割した例であるが、磁石片２０ａの分割数は２つ以上であれば任意である。図４は、図３の永久磁石２０と同サイズ、同形状の単位永久磁石５０を軸方向で２つの磁石片５０ａ，５０ａに分割した比較例を示すものである。
【００１４】
この実施形態のモータ１の場合、図３に示すように、単位永久磁石２０が円周方向で二つ長方形状の磁石片２０ａ，２０ａに分割されているため、単位永久磁石２０がステータリング１３Ｕ，１３Ｗの磁極爪１７ｕ，１７ｗの前面を通過するときには、各磁石片２０ａ，２０ａ毎に、磁極爪１７ｕ，１７ｗの存在する位置に対応する領域と、存在しない位置に対応する領域とに逆向きの渦電流の渦ｑ１，ｑ２が発生する。すなわち、単位永久磁石２０が一体形状である場合にできる大きな渦電流の渦と、小さな渦電流の渦がそれぞれ円周方向で２分されることになる。したがって、図４の比較例の場合に比較して大きな渦電流の渦が効率良く分割され、渦電流によって起こるモータ１の渦電流損失をより小さくすることができる。
【００１５】
図５は、円周方向で４分割したこの実施形態にかかる永久磁石２０を示すものであり、図６は、軸方向で４分割した比較例の永久磁石５０を示すものである。図７は、このような２つの永久磁石２０，５０と、分割しない永久磁石を用いて渦電流損失を調べたときの結果を示すものである。
この図を見て明らかなように、永久磁石をまったく分割しない場合に比較すれば，永久磁石５０を軸方向で分割した場合にも渦電流損失を低減することができるが、同じ分割数であっても永久磁石２０を円周方向で分割した場合には、渦電流損失の低減効果がより大きくなる。
【００１６】
なお、永久磁石２０を構成する磁石片２０ａ，２０ａの間には、図８に示すように、絶縁紙等の絶縁材料３０を介装することが望ましい。これにより、渦電流の低減効果をより高めることができる。
また、渦電流の低減効果を高める別の手段としては、各磁石片２０ａに絶縁材料による表面処理を行い、各磁石片２０ａの表面を絶縁材料の被膜３１で覆うようにしても良い。
【００１７】
この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上述した実施形態はロータがステータの内周側に配置されるインナーロータ型のモータであるが、この発明はロータがステータの外周側に配置されるアウターロータ型のモータにも適用することができる。ただし、この場合には、各ステータリングのティースはリターンパス部から径方向外側に突出することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一実施形態のクローポール型モータの部分断面斜視図。
【図２】同実施形態のステータの斜視図。
【図３】同実施形態の永久磁石を磁極爪の外形とともに示す正面図。
【図４】比較例の永久磁石を示す正面図。
【図５】同実施形態の永久磁石を示す正面図。
【図６】比較例の永久磁石を示す正面図。
【図７】実施形態のモータと比較例のモータの磁石一つあたりの渦電流損失を示す特性図。
【図８】同実施形態の変形例の磁石の周方向に沿う断面図。
【図９】同実施形態の別の変形例の磁石の周方向に沿う断面図。
【符号の説明】
【００１９】
１…モータ
１０…ステータ
１２…ロータ
１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ…ステータリング
１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ…リターンパス部
１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ…ティース
１７ｕ，１７ｖ，１７ｗ…磁極爪
２０…永久磁石
２０ａ…磁石片
２１Ｕ，２１Ｗ…環状コイル（電磁コイル）
【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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【図９】
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