JP2005051982A - 埋込磁石型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】トルクリップルを低減するとともにトルクの低下を抑制することができる埋込磁石型モータを提供する。
【解決手段】埋込磁石型モータは、略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティース７に巻線が巻回されたステータ２と、径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石１２，１３が、略円柱形状のロータコア１１の内部に周方向に複数収容されてなり、ステータ２の内側に回転可能に収容されるロータ３とを備える。ロータコア１１には、各Ｖ字永久磁石１２，１３の間で径方向に延びる磁路形成部３１〜３６が形成される。そして、周方向に隣り合うＶ字永久磁石１２，１３のＶ字をなす内側の角度θ１，θ２が異なるように設定されて、隣り合う磁路形成部におけるそれぞれの周方向中心と、ティース７の周方向中心とが同時にそれぞれ径方向に直列状態とならないように設定される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、埋込磁石型モータに関するものである。

高効率モータとしては、埋込磁石型モータがある。埋込磁石型モータは、ロータコア内にマグネット（磁石）が埋設されたロータを有するモータであり、ステータが作り出す回転磁界とロータとの間のマグネットトルクに加え、ロータに形成される回転磁界の磁路に基づくリラクタンストルクを有効に利用することにより高いモータ効率を得ることができる。

ところで、一般的にステータに形成されたティースの本数は、ロータに埋設されたマグネット及び該マグネットの間に形成される磁路形成部の数の整数倍に設定されている。又、一般的にマグネット及び磁路形成部は等角度間隔で形成されている。よって、ロータ回転時の所定角度では、各磁路形成部におけるそれぞれの周方向中心が、ティースの周方向中心と同時にそれぞれ径方向に直列状態となる。その結果、マグネットの周方向両側に形成された両磁路形成部に同時に直線的なコイル磁束の流れが形成される（生じる）ことによりブレーキトルクが発生し、該ブレーキトルクによりモータから出力されるトルクにリップルが発生する。このリップルを低減するため、例えば特許文献１には、任意の高さに積層された複数の回転子鉄心（ロータコア）を相対的に回転させて積層したスキュー構造をとる回転子（ロータ）が開示されている。このロータはスキュー構造をとることによって、同時に複数のティースと対向する磁路形成部の面積を小さくし、ティースと磁路形成部の間の直線的なコイル磁束の流れを抑制し、トルクリップルを低減している。
特開平５−２３６６８７号公報（図１、図２）

ところが、上記のようなモータでは、マグネットが埋設された同じ形状のロータコアを周方向に回転させて積層しているため、ステータの巻線に対するマグネットの有効磁束が減少し、マグネットトルクとリラクタンストルクとの和によって求められる回転子のトルクが低下するという問題があった。

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、トルクリップルを低減するとともにトルクの低下を抑制することができる埋込磁石型モータを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティースに巻線が巻回されたステータと、径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石が、略円柱形状のロータコアの内部に周方向に複数収容されてなり、前記ステータの内側に回転可能に収容されるロータとを備え、前記ロータコアには、各前記Ｖ字永久磁石の間で径方向に延びる磁路形成部が形成され、周方向に隣り合う前記Ｖ字永久磁石のＶ字をなす内側の角度が異なるように設定されて、隣り合う前記磁路形成部におけるそれぞれの周方向中心と、前記ティースの周方向中心とが同時にそれぞれ径方向に直列状態とならないように設定された。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記Ｖ字永久磁石は、４角柱状の一対の永久磁石を略Ｖ字形状に配置してなる。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の埋込磁石型モータにおいて、周方向に隣り合う前記Ｖ字永久磁石におけるそれぞれ２つの径方向外側端部と軸中心とを結ぶ２つの直線がそれぞれなす角度α，βは、α＝Ａ−｛３６０／（２Ｎ）｝、β＝Ａ＋｛３６０／（２Ｎ）｝（但し、αは一方のＶ字永久磁石における角度、βは他方のＶ字永久磁石における角度、Ａは各磁路形成部の周方向中心が同時にティースの周方向中心と径方向に直列状態となる場合のＶ字永久磁石における角度（基準角度）、Ｎはティース数である）を満たすように設定された。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記ロータコアには、一対で径方向内側に凸の略Ｖ字形状をなして一対の前記永久磁石を収容する収容孔が周方向に複数並んで形成され、一対の前記収容孔の径方向内側端部には、互いに近接する側から延びて漏れ磁束を小さくするための内側延設部が形成され、一対の前記収容孔の径方向内側端部における互いに離間する側では、前記収容孔を形成する壁面が前記永久磁石の長手方向の位置決めを行う。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記ロータコアは、軸方向に複数のコアシートが積層されてなるものであって、近接する前記内側延設部の間隔Ｔａは、Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ（但し、Ｔｂは１枚のコアシートの板厚である）を満たすように設定された。

請求項６に記載の発明では、請求項４又は５に記載の埋込磁石型モータにおいて、近接する前記内側延設部の間に形成されるブリッジ部の軸方向の厚さは他の部分より薄くされた。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、隣り合う磁路形成部におけるそれぞれの周方向中心と、ティースの周方向中心とが同時にそれぞれ径方向に直列状態とならないため、隣り合う磁路形成部に同時に直線的なコイル磁束の流れが形成される（生じる）ことが防止される。よって、トルクリップルが低減される。しかも、従来技術（スキュー構造）のように磁石が周方向にずれて配置されず、磁石が軸方向に直線的に配設されるため、磁石の有効磁束の減少を抑えて磁石に基づくトルクの低減を抑制することができる。さらに、ロータコア内部に収容される磁石はＶ字永久磁石であって、径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるため、単に周方向に沿って（半径同一周回上に）配設される曲線状や直線状の磁石に比べて磁石を多く使用でき、高トルク化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、前記Ｖ字永久磁石は、４角柱状の一対の永久磁石を略Ｖ字形状に配置してなるため、単純な形状の永久磁石を用いてロータを容易に得ることができる。又、例えば、略Ｖ字形状に一体成形されたＶ字永久磁石とした場合では形状（前記角度）の異なる永久磁石を用いる必要があり部品点数（磁石の種類）が増加するが、一対の永久磁石を略Ｖ字形状に配置して構成するため、配置する角度を変更することで全ての永久磁石を同一形状のものとすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、角度α，βに応じて周方向に隣り合う前記Ｖ字永久磁石のＶ字をなす内側の角度がそれぞれ異なるように設定され、一方の磁路形成部における周方向中心がティースの周方向中心と径方向に直列状態となったとき、隣り合う他方の磁路形成部における周方向中心は２つのティース間の隙間の中心と対応した位置に配置される。よって、コイル磁束の流れのバランスが良好となりトルクリップルが更に低減される。

請求項４に記載の発明によれば、一対の収容孔の径方向内側端部には、互いに近接する側から延びて漏れ磁束を小さくするための内側延設部が形成されるため、漏れ磁束（磁石のＮ極から直ぐに自身のＳ極に向かう磁束）が小さくなる。よって、更に高トルク化を図ることができる。又、一対の収容孔の径方向内側端部における互いに離間する側では、収容孔を形成する壁面にて永久磁石の長手方向の位置決めが行われるため、永久磁石のがたつきが防止される。よって、近接する内側延設部の間に形成されるブリッジ部に永久磁石が衝突するといったことが防止され、ブリッジ部の変形等を防止することができる。又、永久磁石の位置が安定するため、安定してトルクリップルを低減させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、近接する前記内側延設部の間隔Ｔａは、Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ（但し、Ｔｂは１枚のコアシートの板厚である）を満たすように設定されるため、ロータコアの剛性を保ちながら、漏れ磁束を小さくすることができる。

請求項６に記載の発明によれば、近接する前記内側延設部の間に形成されるブリッジ部の軸方向の厚さは他の部分より薄くされるため、漏れ磁束が更に小さくなる。

以上詳述したように、本発明によれば、トルクリップルを低減するとともにトルクの低下を抑制することができる埋込磁石型モータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図５に従って説明する。図１に示すように、埋込磁石型モータは、ハウジング１とステータ２とロータ３とを備える。
ハウジング１は、略有底筒状のケース４と、ケース４の開口部（図１中、下端部）を閉塞するための蓋部５とを備える。そして、ステータ２はケース４の内周面に固定され、ロータ３はその回転軸６がケース４及び蓋部５に設けられた軸受４ａ，５ａに支持されることでステータ２の内側に回転可能に収容される。

ステータ２は、略円筒状に形成され、周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティース７（図２参照）を有したステータコア８と、ティース７にインシュレータ９（図１参照）を介して巻回された巻線１０とを備える。尚、本実施の形態では、ティース７は、７２個形成されている。又、図２においては、インシュレータ９及び巻線１０の図示を省略している。又、本実施の形態では、巻線１０はティース７に分布巻にて巻回され、該巻線１０には位相差１２０度の３相交流電流が供給されることになる。

ロータ３は、図１に示すように、前記回転軸６と、ロータコア１１と、複数のＶ字永久磁石１２，１３とを備える。本実施の形態のロータコア１１は、それぞれ複数の円盤状のコアシートが積層されて形成されている。ロータコア１１の軸中心には回転軸６が嵌着される中心孔１１ａが形成されている。

ロータコア１１には、図２に示すように、一対で径方向内側に凸の略Ｖ字形状をなす収容孔２１ａ，２１ｂ〜２６ａ，２６ｂが、周方向に６対並んで形成されている。そして、ロータコア１１には、隣り合う前記Ｖ字の間で径方向に延びる磁路形成部３１〜３６が形成される。ここで、収容孔２１ａ，２１ｂ〜２６ａ，２６ｂが形成するＶ字は、後述するＶ字永久磁石１２，１３の形状（Ｖ字をなす内側の角度θ１，θ２等）に対応した形状とされる。又、各収容孔２１ａ，２１ｂ〜２６ａ，２６ｂの両端部には、漏れ磁束（磁石のＮ極から直ぐに自身のＳ極に向かう磁束）を小さくすべく延設された内側延設部３７及び外側延設部３８が（孔の一部として）形成されている（図３参照）。詳しくは、図３に示すように、一対の収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）の径方向内側端部には、互いに近接する側（前記端部の略半分）から延びて漏れ磁束を小さくするように内側延設部３７が形成されている。この一対の内側延設部３７は、その最も近接する部分が平行に（径方向に）延びるように形成されている。又、近接する内側延設部３７の間隔（近接する内側延設部３７の間に形成されるブリッジ部３９の幅）Ｔａは、前記コアシートの板厚Ｔｂ（図示略）以上且つ板厚Ｔｂの２倍以下（Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ）を満たすように設定され、本実施の形態では、間隔Ｔａが板厚Ｔｂと同じに設定されている。又、一対の収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）の径方向外側端部には、互いに近接する側から延びて漏れ磁束を小さくするように外側延設部３８が形成されている。

そして、（内側延設部３７及び外側延設部３８を除く）収容孔２１ａ，２１ｂ〜２６ａ，２６ｂには、径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石１２，１３が収容保持されている。本実施の形態では、Ｖ字永久磁石１２，１３は、４角柱状の一対の永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂを各収容孔２１ａ，２１ｂ〜２６ａ，２６ｂに収容することで略Ｖ字形状に配置してなる。この永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂは、図３に示すように、一対の収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）の径方向内側端部における互いに離間する側で、収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）を形成する壁面４０ａにて（軸方向から見て）長手方向の位置決めが行われている。即ち、内側延設部３７が形成されていない側の壁面４０ａは永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂの長手方向の近づく側の移動を規制するストッパーの役割を果たしている。又、本実施の形態では、前記壁面４０ａと同様に、収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）の径方向外側端部で、壁面４０ｂが永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂの長手方向の離れる側の移動を規制するストッパーの役割を果たしている。又、隣り合うＶ字永久磁石１２，１３は、Ｎ極とＳ極が逆に設定され、例えばＶ字永久磁石１２（永久磁石４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂ）は径方向外側がＮ極、Ｖ字永久磁石１３（永久磁石４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ）は径方向外側がＳ極に設定される。

そして、周方向に隣り合うＶ字永久磁石１２，１３のＶ字をなす内側の角度θ１，θ２は、異なるように設定されている。
詳しくは、ロータコア１１は、１つおきに１２０度間隔で形成される磁路形成部３１，３３，３５における中心線Ｌ１〜Ｌ３を境界線として同じ構成の３つのコア部５１〜５３からなる。各コア部５１〜５３には、それぞれ２つのＶ字永久磁石１２，１３が配設される。そして、一方（図２中、時計回り側）のＶ字永久磁石１２における２つの径方向外側端部（その中心）と軸中心Ｚとを結ぶ２つの直線Ｌａ，Ｌｂがなす角度αがＡ−｛３６０／（２Ｎ）｝に設定され、他方（図２中、反時計回り側）のＶ字永久磁石１３における同様の２つの直線Ｌｃ，Ｌｄがなす角度βがＡ＋｛３６０／（２Ｎ）｝に設定されている。尚、Ａは、各磁路形成部の周方向中心が同時にティース７の周方向中心と径方向に直列状態となるようにロータを構成した（全てのＶ字永久磁石を同形状とした）場合の同様の角度（基準角度）であって、Ｎは、ティースの数（本実施の形態では７２）である。即ち、本実施の形態では、一方の角度αと他方の角度βとの角度差は、｛３６０／（２×７２）｝×２＝５度とされている。又、本実施の形態では、ティース７の数Ｎは、Ｖ字永久磁石１２，１３の数Ｙの１２倍（Ｎ＝１２Ｙ）を満たすように設定されて７２個とされている。

そして、各前記Ｖ字永久磁石１２，１３は、径方向に一定の範囲に配置される（径方向最内点と径方向最外点が同じとされる）。よって、周方向に隣り合うＶ字永久磁石１２，１３のＶ字をなす内側のそれぞれの角度θ１，θ２は、各前記角度α，βに応じてそれぞれ異なるように設定されることになる。又、他方のＶ字をなす内側の角度が大きいＶ字永久磁石１３（永久磁石４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ）の方が、一方のＶ字永久磁石１２（永久磁石４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂ）より若干多く（長く）磁石が使用されることになる。

上記のようにＶ字をなす内側の角度θ１，θ２が設定されたＶ字永久磁石１２，１３を用いたロータ３では、隣り合う磁路形成部３１〜３６におけるそれぞれの周方向中心と、ティース７の周方向中心とが同時にそれぞれ径方向に直列状態とならないように設定されることになる。即ち、図４の模式図に示すように、全てのＶ字永久磁石を同形状とし前記基準角度Ａに応じた角度θ３とした場合（図中、２点鎖線で示す）では、隣り合う磁路形成部におけるそれぞれの周方向中心とティース７の周方向中心が同時にそれぞれ径方向に直列状態となるが、異なる角度θ１，θ２とした場合（図中、実線で示す）では直列状態とならない。詳しくは、図２に示すように、例えば、一方の磁路形成部３１における周方向中心（中心線Ｌ１）がティース７の周方向中心と径方向に直列状態となったとき、隣り合う他方の磁路形成部３２における周方向中心（中心線Ｌ４）は２つのティース７間の隙間の中心と対応した位置に配置されることになる。

言い換えると、前記角度θ１，θ２は、隣接する一方の磁路形成部（３１）における周方向中心がティース７の周方向中心と径方向に直列状態となった状態で、隣り合う他方の磁路形成部（３２）における周方向中心がティース７の周方向中心に対して｛３６０／（２Ｎ）｝（但しＮはティース数）度分、周方向にずれるように設定されている。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）隣り合う磁路形成部３１〜３６におけるそれぞれの周方向中心（例えば中心線Ｌ１と中心線Ｌ４等）と、ティース７の周方向中心とが同時にそれぞれ径方向に直列状態とならないため、隣り合う磁路形成部３１〜３６に同時に直線的なコイル磁束の流れが形成される（生じる）ことが防止される。よって、図５の特性Ｘ１に示すように、トルクリップルが低減される。尚、図５は、角度−トルク特性図であって、本実施の形態の特性Ｘ１を実線で示し、全てのＶ字永久磁石を同形状とし前記基準角度Ａ（角度θ３）とした場合の特性Ｘ２を破線で示している。しかも、従来技術（スキュー構造）のように磁石が周方向にずれて配置されず、磁石（Ｖ字永久磁石１２，１３）が軸方向に直線的に配設されるため、磁石（Ｖ字永久磁石１２，１３）の有効磁束の減少を抑えて磁石に基づくトルクの低減を抑制することができる。さらに、ロータコア１１内部に収容される磁石はＶ字永久磁石１２，１３であって、径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるため、単に周方向に沿って（半径同一周回上に）配設される曲線状や直線状の磁石に比べて磁石を多く使用でき、高トルク化を図ることができる。

（２）Ｖ字永久磁石１２，１３は、４角柱状の一対の永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂを各収容孔２１ａ，２１ｂ〜２６ａ，２６ｂに収容することで略Ｖ字形状に配置してなるため、単純な形状の永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂを用いてロータ３を容易に得ることができる。即ち、略Ｖ字形状に一体成形されたＶ字永久磁石とした場合ではその形状が複雑となりその製造が困難となるが、上記構成では単純な４角柱状の永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂであるため容易に製造することができる。

（３）Ｖ字永久磁石１２における２つの径方向外側端部（その中心）と軸中心Ｚとを結ぶ２つの直線Ｌａ，Ｌｂがなす角度αがＡ−｛３６０／（２Ｎ）｝に設定され、Ｖ字永久磁石１３における同様の２つの直線Ｌｃ，Ｌｄがなす角度βがＡ＋｛３６０／（２Ｎ）｝に設定される（Ａは前記基準角度、Ｎはティースの数）。これにより、角度α，βに応じて周方向に隣り合うＶ字永久磁石１２，１３のＶ字をなす内側の角度θ１，θ２がそれぞれ異なるように設定される。そして、例えば、一方の磁路形成部３１における周方向中心（中心線Ｌ１）がティース７の周方向中心と径方向に直列状態となったとき、隣り合う他方の磁路形成部３２における周方向中心（中心線Ｌ４）は２つのティース７間の隙間の中心と対応した位置に配置されることになる。よって、コイル磁束の流れのバランスが良好（中心線Ｌ１がティース７の周方向中心と径方向に直列状態となったとき、中心線Ｌ４が２つのティース７間の隙間の中心からズレた位置となる構成に比べて良好）となりトルクリップルが更に低減される。

（４）各前記Ｖ字永久磁石１２，１３は、径方向に一定の範囲に配置される（径方向最内点と径方向最外点が同じとされる）。よって、他方のＶ字をなす内側の角度が大きいＶ字永久磁石１３（永久磁石４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ）の方が、一方のＶ字永久磁石１２（永久磁石４１ａ，４１ｂ，４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５ｂ）より若干多く（長く）磁石が使用されることになる。その結果、配置スペースを有効に活用することができ、高トルク化を図ることができる。

（５）ティース７の数Ｎは、Ｖ字永久磁石１２，１３の数Ｙの１２倍（Ｎ＝１２Ｙ）を満たすように設定されて７２個とされている。このようにすると、前記角度α，βは、α＝Ａ−｛３６０／（２４Ｙ）｝、β＝Ａ＋｛３６０／（２４Ｙ）｝となる。よって、（ティースの数Ｎが１８（３Ｙ）個等の場合に比べ）角度α，βの角度差がＶ字永久磁石１２，１３の大きさ等に対して大きくなり過ぎない。尚、角度α，βの角度差がＶ字永久磁石１２，１３の大きさ等に対して大きくなり過ぎると、Ｖ字永久磁石１２と対応した部分とＶ字永久磁石１３と対応した部分とのどちらかで最適な通電位相からのずれが大きくなり過ぎてトルクが大幅に低下してしまうことになる。これにより、本実施の形態では、最適な通電位相からのずれが大きくなり過ぎず（ほぼ最適な通電位相を保つことができ）、トルクが大幅に低下してしまうことが防止される。

（６）一対の収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）の径方向内側端部には、互いに近接する側（前記端部の略半分）から延びて漏れ磁束を小さくするための内側延設部３７が形成されるため、漏れ磁束（磁石のＮ極から直ぐに自身のＳ極に向かう磁束）が小さくなる。よって、更に高トルク化を図ることができる。又、一対の収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）の径方向内側端部における互いに離間する側では、収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）を形成する壁面４０ａにて（軸方向から見て）永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂの長手方向の位置決めが行われる。よって、永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂのがたつきが防止される。その結果、近接する内側延設部３７の間に形成されるブリッジ部３９に永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂが衝突するといったことが防止され、ブリッジ部３９の変形等を防止することができる。又、永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂの位置が安定するため、安定してトルクリップルを低減させることができる。更に、近接する内側延設部３７の間にブリッジ部３９が形成されることから、例えば、収容孔を（一対でなく）連続したＶ字形状とした場合に比べて、ロータコア１１の剛性が高くなる。

（７）近接する内側延設部３７の間隔（近接する内側延設部の間に形成されるブリッジ部３９の幅）Ｔａがコアシートの板厚Ｔｂ（図示略）と同じに設定されるため、ロータコア１１の剛性を保ちながら、漏れ磁束を小さくすることができる。

上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態では、ブリッジ部３９をロータコア１１の他の部分と同じ厚さで形成したが、図６に示すように、ブリッジ部６１は他の部分と段差を有し、その軸方向の厚さが他の部分より薄くなくようにしてもよい。このようにすると、ブリッジ部６１の断面積が小さくなり、漏れ磁束が更に小さくなる。又、この例では、各コアシートのブリッジ部６１に対応した部分の厚さが他の部分よりそれぞれ薄くされることで、ブリッジ部６１の軸方向の厚さ（軸方向に形成される複数の隙間を除いた厚さ）が他の部分より薄くされている。よって、例えば、コアシートのブリッジ部６１に対応した部分をプレス等で潰し加工することにより、容易にこのロータコアを形成することができる。

又、上記実施の形態及び別例（図６参照）では、ロータコア１１は、複数の円盤状のコアシートが積層されて形成されるとしたが、磁性粉体を焼結して形成してもよい。このようにすると、低鉄損化を図ることができる。又、この場合、ブリッジ部の軸方向の厚さを他の部分より単純に薄くしてもよい。このようにしても、ブリッジ部の断面積が小さくなり、漏れ磁束が更に小さくなる。

・上記実施の形態では、ティース７の数Ｎは、Ｖ字永久磁石１２，１３の数Ｙの１２倍（Ｎ＝１２Ｙ）を満たすように設定されて７２個とされるとしたが、他の数に変更してもよい。例えば、ティース７の数Ｎは、Ｖ字永久磁石１２，１３の数Ｙの６倍（Ｎ＝６Ｙ）を満たすように設定して３６個としてもよい。このようにしても、ティースの数Ｎが１８（３Ｙ）個等の場合に比べれば、角度α，βの角度差がＶ字永久磁石１２，１３の大きさ等に対して大きくなり過ぎないようにでき、最適な通電位相からのずれが大きくなり過ぎず（１８個に比べて最適な通電位相を保つことができ）、トルクが大幅に低下してしまうことが防止される。

・上記実施の形態では、一対の収容孔２１ａ，２１ｂ（２２ａ，２２ｂ〜２６ａ，２６ｂ）の径方向内側端部には、内側延設部３７が形成されるとしたが、内側延設部３７が形成されていない形状に変更してもよい。又、内側延設部３７は、漏れ磁束を小さくし、且つ永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂの長手方向の位置決めを行う壁面４０ａと同様の壁面が形成される形状であれば、他の形状に変更してもよい。

・上記実施の形態では、近接する内側延設部３７の間隔（近接する内側延設部の間に形成されるブリッジ部３９の幅）Ｔａがコアシートの板厚Ｔｂと同じに設定されるとしたが、近接する内側延設部３７の間隔Ｔａがコアシートの板厚Ｔｂ以上且つ板厚Ｔｂの２倍以下（Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ）を満たすように設定されれば変更してもよい。このようにしても、ロータコア１１の剛性を保ちながら、漏れ磁束を小さくすることができる。

・上記実施の形態では、各前記Ｖ字永久磁石１２，１３は、径方向に一定の範囲に配置され、他方のＶ字永久磁石１３（永久磁石４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ）の方が若干多く（長く）磁石が使用されるとしたが、全ての永久磁石を同一形状に変更してもよい。このようにすると、部品点数（磁石の種類）を少なくすることができる。

・上記実施の形態では、Ｖ字永久磁石１２，１３は、４角柱状の一対の永久磁石４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂを略Ｖ字形状に配置してなるとしたが、略Ｖ字形状に一体成形されたＶ字永久磁石に変更してもよい。尚、この場合、形状（前記角度θ１，θ２）の異なるＶ字永久磁石を複数種類用いる必要がある。又、この場合、収容孔２１ａ，２１ｂ〜２６ａ，２６ｂの形状をＶ字永久磁石に応じて変更する必要がある。

・上記実施の形態では、周方向に隣り合う前記Ｖ字永久磁石のＶ字をなす内側の角度θ１，θ２を、それぞれ他の角度に変更してもよい。
・上記実施の形態のロータ３を、軸方向に複数（例えば２つ）に分割し、それらをコア部５１〜５３の半分の角度、即ち６０度、相対的に回転させて積層した構成としてもよい。尚、この場合、軸方向の中間部に軸方向の磁束漏れを防止するための非磁性部材を介在させることが望ましい。このようにすると、Ｖ字永久磁石１２とＶ字永久磁石１３とが軸方向に積層されることになり、Ｖ字永久磁石１２の形状とＶ字永久磁石１３の形状とが異なることで生じるトルクリップルが相殺され更にトルクリップルが低減される（磁石に基づくトルクがバランス良く発生される）。又、このように軸方向に磁石（Ｖ字永久磁石１２，１３）が分割された構成とすることで、磁石表面の渦電流を低減でき、高効率化を図ることができる。

・上記実施の形態のティース７の数（７２個）やＶ字永久磁石１２，１３の数（６個）等の数値は適宜変更してもよい。
上記各実施の形態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１乃至６のいずれか１項に記載の埋込磁石型モータにおいて、各前記Ｖ字永久磁石は、径方向に一定の範囲に配置されるように形成されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。このようにすると、Ｖ字をなす内側の角度が大きいＶ字永久磁石ほど磁石を多く使用でき、配置スペースを有効に活用することができ、高トルク化を図ることができる。

（ロ）請求項２に記載の埋込磁石型モータにおいて、全ての前記永久磁石を同一形状としたことを特徴とする埋込磁石型モータ。このようにすると、部品点数を少なくすることができる。

（ハ）請求項１又は２に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記Ｖ字永久磁石のＶ字をなす内側の角度は、隣接する一方の前記磁路形成部における周方向中心が前記ティースの周方向中心と径方向に直列状態となった状態で、隣り合う他方の前記磁路形成部における周方向中心が前記ティースの周方向中心に対して｛３６０／（２Ｎ）｝（但しＮはティース数）度分、周方向にずれるように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。

このようにすると、一方の磁路形成部における周方向中心がティースの周方向中心と径方向に直列状態となった状態で、隣り合う他方の磁路形成部における周方向中心がティースの周方向中心に対して｛３６０／（２Ｎ）｝（但しＮはティース数）度分、即ちティース間隔の半分、周方向にずれる。即ち、一方の磁路形成部における周方向中心がティースの周方向中心と径方向に直列状態となったとき、隣り合う他方の磁路形成部における周方向中心は２つのティース間の隙間の中心と対応した位置に配置される。よって、コイル磁束の流れのバランスが良好となりトルクリップルが更に低減される。

（ニ）請求項３に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記ティースの数Ｎは、Ｎ＝１２Ｙ（但し、ＹはＶ字永久磁石の数である）を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。このようにすると、周方向に隣り合う前記Ｖ字永久磁石におけるそれぞれ２つの径方向外側端部と軸中心とを結ぶ２つの直線がそれぞれなす角度α，βは、α＝Ａ−｛３６０／（２４Ｙ）｝、β＝Ａ＋｛３６０／（２４Ｙ）｝となる。よって、請求項３に記載の発明の効果を得ながら、（ティースの数Ｎが３Ｙ等の場合に比べ）角度α，βの角度差がＶ字永久磁石に対して大きくなり過ぎず、最適な通電位相からのずれが大きくなり過ぎず（ほぼ最適な通電位相を保つことができ）、トルクが大幅に低下してしまうことが防止される。

（ホ）請求項６に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記ロータコアは、軸方向に複数のコアシートが積層されてなるものであって、各前記コアシートの前記ブリッジ部に対応した部分の厚さが他の部分よりそれぞれ薄くされることで、前記ブリッジ部の軸方向の厚さが他の部分より薄くされたことを特徴とする埋込磁石型モータ。このようにすると、例えば、コアシートのブリッジ部に対応した部分をプレス等で潰し加工することにより、容易にロータコアを形成することができる。

本実施の形態における埋込磁石型モータの側断面図。 本実施の形態におけるステータ及びロータの平面図。 本実施の形態におけるロータの平面一部拡大図。 本実施の形態におけるステータ及びロータを展開した模式図。 モータの角度−トルク特性図。 別例におけるロータの平面一部拡大図。

符号の説明

２…ステータ、３…ロータ、７…ティース、１０…巻線、１１…ロータコア、１２，１３…Ｖ字永久磁石、２１ａ，２１ｂ〜２６ａ，２６ｂ…収容孔、３１〜３６…磁路形成部、３７…内側延設部、３９，６１…ブリッジ部、４０ａ…壁面、４１ａ，４１ｂ〜４６ａ，４６ｂ…永久磁石、Ａ…基準角度、Ｚ…軸中心、Ｌａ〜Ｌｄ…直線、α，β，θ１，θ２…角度。

Claims (6)

1. 略円筒状に形成され周方向等角度間隔で軸中心に向かって延びるように形成された複数のティースに巻線が巻回されたステータと、
   径方向内側に凸の略Ｖ字形状に配置されるＶ字永久磁石が、略円柱形状のロータコアの内部に周方向に複数収容されてなり、前記ステータの内側に回転可能に収容されるロータとを備え、
   前記ロータコアには、各前記Ｖ字永久磁石の間で径方向に延びる磁路形成部が形成され、
   周方向に隣り合う前記Ｖ字永久磁石のＶ字をなす内側の角度が異なるように設定されて、隣り合う前記磁路形成部におけるそれぞれの周方向中心と、前記ティースの周方向中心とが同時にそれぞれ径方向に直列状態とならないように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
2. 請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   前記Ｖ字永久磁石は、４角柱状の一対の永久磁石を略Ｖ字形状に配置してなることを特徴とする埋込磁石型モータ。
3. 請求項１又は２に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   周方向に隣り合う前記Ｖ字永久磁石におけるそれぞれ２つの径方向外側端部と軸中心とを結ぶ２つの直線がそれぞれなす角度α，βは、
   α＝Ａ−｛３６０／（２Ｎ）｝、
   β＝Ａ＋｛３６０／（２Ｎ）｝
   （但し、αは一方のＶ字永久磁石における角度、βは他方のＶ字永久磁石における角度、Ａは各磁路形成部の周方向中心が同時にティースの周方向中心と径方向に直列状態となる場合のＶ字永久磁石における角度（基準角度）、Ｎはティース数である）
   を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
4. 請求項２又は３に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   前記ロータコアには、一対で径方向内側に凸の略Ｖ字形状をなして一対の前記永久磁石を収容する収容孔が周方向に複数並んで形成され、
   一対の前記収容孔の径方向内側端部には、互いに近接する側から延びて漏れ磁束を小さくするための内側延設部が形成され、
   一対の前記収容孔の径方向内側端部における互いに離間する側では、前記収容孔を形成する壁面が前記永久磁石の長手方向の位置決めを行うことを特徴とする埋込磁石型モータ。
5. 請求項４に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   前記ロータコアは、軸方向に複数のコアシートが積層されてなるものであって、
   近接する前記内側延設部の間隔Ｔａは、
   Ｔｂ≦Ｔａ≦２Ｔｂ（但し、Ｔｂは１枚のコアシートの板厚である）
   を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
6. 請求項４又は５に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   近接する前記内側延設部の間に形成されるブリッジ部の軸方向の厚さは他の部分より薄くされたことを特徴とする埋込磁石型モータ。

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