JP2015092828A - ロータ及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な構成で小型化でき、爪状磁極間の漏れ磁束を減らし高出力化を可能にすることができるロータ及びモータを提供する。
【解決手段】複数の第１爪状磁極２０を有した第１ロータコア２１と複数の第２爪状磁極３０を有した第２ロータコア３１との間に環状磁石を配置した状態で、第１ロータコア２１に対して、第２ロータコア３１を、各第２爪状磁極３０をそれぞれ対応する各第１爪状磁極２０間に配置する。第１爪状磁極２０と第２爪状磁極３０との間には、第１及び第２爪状磁極２０，３０と同極極となるように磁化された第１及び第２極間磁石４３，４４を設けた。これによって、第１ロータコア２１の各第１爪状磁極２０と第２ロータコア３１の各第２爪状磁極３０との間の漏れ磁束が、第１及び第２極間磁石４３，４４によって減らすことができ、環状磁石の磁束をモータの出力に有効に利用することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータ及びモータに関するものである。

モータに使用されるロータとして、周方向に複数の爪状の磁極を有するロータコアと、ロータコア内に巻装された界磁巻線とによって構成され、界磁巻線に電力を供給することにより、各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させるいわゆるランデル型構造のロータが知られている（例えば、特許文献１、２、３）。

特許文献１のロータにおいては、極間に補助磁石を配置し界磁巻線と磁束を合成し出力の向上を図っている。また、特許文献２のロータにおいては、極間に補助磁石を配置し、補助磁石の起磁力にて慣性力にて周り続けるロータを制動するができるようにしている。さらに、特許文献３のロータにおいては、爪状磁極の先端内周に漏れ磁束が起きない形状の磁石を配置し、出力の向上を図っている。

特開昭６１−８５０４５号公報 特開２００７−２６７５１４号公報 特開２００９−１９４９８５号公報

ところで、これら特許文献のロータにおいては、いずれもロータコア内に界磁巻線を巻装することから、別途にスプリング等の電力供給装置が必要となり、コスト高になっていた。しかも、モータを小型にしようとする場合、界磁巻線及び電力供給装置のスペースの確保が困難になる。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、小型化できるとともに安価に製造できるロータ及びモータを提供することにある。

上記課題を解決するロータは、第１コアベースの外周部に、等間隔に複数の第１爪状磁極を軸方向に延出形成した第１ロータコアと、第２コアベースの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極を軸方向に延出形成し、前記各第２爪状磁極をそれぞれ対応する前記第１ロータコアの各第１爪状磁極間に配置した第２ロータコアと、前記第１ロータコアと第２ロータコアとの間に配置され、軸方向に磁化され、前記第１爪状磁極をＮ極として機能させ、前記第２爪状磁極をＳ極として機能させる磁石と、前記第２爪状磁極の背面に配置され同第２爪状磁極と前記第１コアベースのそれぞれに固着され、同第２爪状磁極をＳ極として機能させる第１背面補助磁石と、前記第１爪状磁極の背面に配置され同第１爪状磁極と前記第２コアベースのそれぞれに固着され、同第１爪状磁極をＮ極として機能させる第２背面補助磁石とを備えた。

同構成によれば、磁石によって、ロータ内に界磁巻線が無くすことができ、それに伴って、モータ内に界磁巻線に電力を供給する電力供給装置が不要となり、モータ全体を小型化できるとともに、安価に製造できる。

上記ロータにおいて、前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極との間には極間磁石が配置され、前記極間磁石は前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極のそれぞれに固着されており、前記第１爪状磁極は、同第１爪状磁極の背面の前記第２背面補助磁石と同第１爪状磁極の両隣の前記極間磁石にて囲まれ、前記第２爪状磁極は、同第２爪状磁極の背面の前記第１背面補助磁石と同第２爪状磁極の両隣の前記極間磁石にて囲まれている。

上記ロータにおいて、前記第１及び第２爪状磁極の背面に設けた前記第２及び第１背面補助磁石の起磁力は、前記極間磁石の起磁力よりも大きくした。
同構成によれば、第１及び第２背面補助磁石の起磁力を、極間磁石よりも起磁力を大きくすることで、コストを抑えながら出力に寄与する磁束量を増やすことができる。

上記ロータにおいて、前記極間磁石の起磁力は、前記磁石の起磁力よりも小さくした。
同構成によれば、漏れ磁束を減らすだけの極間磁石の起磁力を、磁石の起磁力よりも小さくすることで、低コスト化が図れる。

上記ロータにおいて、前記極間磁石は、その極間磁石と隣り合う前記第１爪状磁極及び前記第２爪状磁極の延出方向に沿って両爪状磁極の先端から基端まで延びるように設けた。

上記ロータにおいて、前記磁石の内周側又は外周側の少なくともどちらか一方に、前記磁石と同方向に磁極を配置した環状の補助磁石を設置した。
同構成によれば、磁石の内周側に補助磁石を設けた場合には、磁石の内径側を経由する短絡磁束が減少し、磁束を有効利用でき、モータの出力を向上させることができる。また、磁石の外周側に補助磁石を設けた場合には、磁石の外径側を経由する短絡磁束が減少し、磁束を有効利用でき、モータの出力を向上させることができる。

上記ロータにおいて、前記磁石の外周側に、前記第１及び第２爪状磁極と同極となるように径方向に磁極を配置した環状の補助磁石を設置した。
同構成によれば、補助磁石の磁束を出力に有効に利用することができるとともに、磁石の短絡磁束を抑制することができる。

上記ロータにおいて、前記第１及び第２爪状磁極は、板材を折り曲げて形成した。
同構成によれば、第１及び第２爪状磁極の製法が簡単で短時間で製作でき、コストの低減を図ることができる。

上記ロータにおいて、前記第１及び第２ロータコアは、圧粉磁心で構成された。
同構成によれば、第１ロータコア及び第２ロータコアの設計の自由度が高くなり、製造プロセスが非常に簡単になるとともに、第１及び第２ロータコアの磁気抵抗を小さくできる。

上記ロータにおいて、前記第１及び第２爪状磁極は、径方向から見て軸方向に長い略長方形状とした。
上記ロータを、２組又は３組で構成した。

同構成によれば、複数組にすることにより、より高トルクを発生させるロータにでき、しかも、各ロータは、同じ構造なので、部品点数を減すことができるとともに、製作が容易で、低コスト化が図れる。

上記ロータにおいて、前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極との間には極間磁石が配置されており、前記各ロータの第１及び第２爪状磁極は、径方向から見て軸方向に長い略長方形状であって、第１及び第２爪状磁極間に配置される極間磁石は、各ロータの極間磁石を兼用した。

同構成によれば、第１及び第２爪状磁極間に配置される各極間磁石は、それぞれ１つの極間磁石で兼用されるので、部品点数を減すことができ、低コスト化が図れる。
上記課題を解決するモータは、上記ロータを備えた。

同構成によれば、小型化できるとともに安価に製造できる。

本発明によれば、小型化できるとともに安価に製造できる。

第１実施形態のブラシレスモータの断面図。 同じくロータの斜視図。 同じくロータコアの分解の斜視図。 同じくロータの正面図。 同じくロータの断面図。 同じく短絡磁束を説明するための断面図。 第２実施形態のロータに設けられた外側補助磁石の斜視図。 同じくロータの軸方向の断面図。 第３実施形態のロータの第１ロータコア側から見た斜視図。 同じくロータの第２ロータコア側から見た斜視図。 同じくロータの軸方向の断面図。 （ａ）図１１のａ−ａ線断面図、（ｂ）図１１のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）図１１のｃ−ｃ線断面図。 第４実施形態のロータの斜視図。 同じくロータの軸方向の断面図。 第５実施形態のロータの第１ロータコア側から見た斜視図。 同じくロータの第２ロータコア側から見た斜視図。 同じくロータの軸方向の断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、ブラシレスモータ１のモータケース２は、有底筒状に形成されたケースハウジング３と、同ケースハウジング３のフロント側の開口部を閉塞するフロントカバー４とを有している。ケースハウジング３の内周面にはステータ５が固定されている。ステータ５のステータコア６は、鋼板よりなるステータコア片６ａを複数積層して形成されている。

ステータ５の内側には、図１に示すように、ロータ８が配設され、回転軸１０に貫挿固着されている。回転軸１０は、本実施形態では非磁性体の金属のシャフトであって、ケースハウジング３の底部及びフロントカバー４に設けられた軸受け１２，１３により回転可能に支持されている。回転軸１０に固着されたロータ８は、ランデル型構造のロータである。

ロータ８は、図２に示すように、周方向に複数の第１爪状磁極２０を有する第１ロータコア２１と、同第１ロータコア２１と相対向して配置され、周方向に前記第１爪状磁極２０間に配置される複数の第２爪状磁極３０を有する第２ロータコア３１と、第１ロータコア２１と第２ロータコア３１との間に配設される環状磁石４１（図３及び図５参照）を備えている。

（第１ロータコア２１）
第１ロータコア２１は、図３に示すように、鋼板よりなるロータコア片ＰＣ１（図１、２、４においては図示略）が複数積層されて形成された第１コアベース２２を有し、回転軸１０に固着されている。

その第１コアベース２２の外周面２２ａには等間隔に７個の第１アーム部２３が径方向に延出形成されている。各第１アーム部２３の先端部には軸方向であって第２ロータコア３１に向かって第１爪状磁極２０が延出形成されている。各第１爪状磁極２０は、第２ロータコア３１側の鋼板よりなるロータコア片ＰＣ１のみを、その形状を変え外周に第１アーム部２３から第１爪状磁極２０を相当する部位を延出し、プレス機等で折り曲げて形成されている。

この第１爪状磁極２０の周方向の幅は、隣り合う第１爪状磁極２０との間隔に比べて小さくなるように形成されている。これによって、第１コアベース２２には、周方向に、第１爪状磁極２０が軸方向に向かって櫛歯状に配置される。

各第１爪状磁極２０は、軸方向から見ると扇状に形成され、各第１爪状磁極２０の外周面２０ａ及び内周面２０ｂは第１コアベース２２と同心円となる。第１爪状磁極２０の内周面２０ｂの内径は、第１アーム部２３の長さ分だけ第１コアベース２２に外径に比べて長くなっている。そして、各第１爪状磁極２０は、図３において、その周方向の時計回りの第１側面２０ｃ及び反時計回りの第２側面２０ｄは平面であって回転軸１０の中心軸線Ｃと直交するようになっている。従って、各第１爪状磁極２０は、図４に示すように、径方向から見ると軸方向に長い長方形状となる。

（第２ロータコア３１）
第２ロータコア３１は、図３に示すように、第１ロータコア２１と同一形状であって、鋼板よりなるロータコア片ＰＣ２（図１、２、４においては図示略）が複数積層されて形成された第２コアベース３２を有し、回転軸１０に固着されている。

その第２コアベース３２の外周面３２ａには等間隔に７個の第２アーム部３３が径方向に延出形成されている。各第２アーム部３３の先端部には軸方向であって第１ロータコア２１に向かって第２爪状磁極３０が延出形成されている。各第２爪状磁極３０は、第１ロータコア２１側の鋼板よりなるロータコア片ＰＣ２のみを、その形状を変え外周に第２アーム部３３から第２爪状磁極３０を相当する部位を延出し、プレス機等で折り曲げて形成されている。

この第２爪状磁極３０の周方向の幅は、隣り合う第２爪状磁極３０との間隔に比べて小さくなるように形成されている。これによって、第２コアベース３２には、周方向に、第２爪状磁極３０が軸方向に向かって櫛歯状に配置される。

また、各第２爪状磁極３０は、軸方向からの平面視で扇状に形成され、各第２爪状磁極３０の外周面３０ａ及び内周面３０ｂは第２コアベース３２と同心円となる。そして、第２爪状磁極３０の内周面３０ｂの内径は、第２アーム部３３の長さ分だけ第２コアベース３２に外径に比べて長くなっている。そして、各第２爪状磁極３０は、図３において、その周方向の時計回りの第１側面３０ｃ及び反時計回りの第２側面３０ｄは平面であって回転軸１０の中心軸線Ｃと直交するようになっている。従って、各第２爪状磁極３０は、図４に示すように、径方向から見ると軸方向に長い長方形状となる。

しかも、各第２爪状磁極３０の時計回りの第１側面３０ｃは、それぞれ相対向する各第１爪状磁極２０の時計回りの第１側面２０ｃと平行に対峙する。同様に、各第２爪状磁極３０の反時計回りの第２側面３０ｄは、それぞれ相対向する各第１爪状磁極２０の反時計回りの第２側面２０ｄと平行に対峙する。

第２ロータコア３１は、第１ロータコア２１と、図５に示すように、環状磁石４１を挟んで重ね合わされる。詳述すると、第２ロータコア３１は、軸方向に延びた各第２爪状磁極３０が、第１ロータコア２１の各第１爪状磁極２０の間にそれぞれ嵌合するように、第１ロータコア２１に対して、重ね合わされる。このとき、第１及び第２爪状磁極２０，３０の周方向の幅は、それぞれ隣り合う第１及び第２爪状磁極２０，３０の周方向の間隔よりも小さいため、隣り合う第１爪状磁極２０と第２爪状磁極３０の周方向の両側面が離間されるようになっている。

また、第１ロータコア２１と第２ロータコア３１が環状磁石４１を介して挟持固定されている状態で、第１爪状磁極２０の先端面２０ｅは第２コアベース３２の反対向面３２ｃと、第２爪状磁極３０の先端面３０ｅは第１コアベース２２の反対向面２２ｃとそれぞれ同一平面上にあるように形成されている。

（環状磁石４１）
図３及び図５に示すように、第１ロータコア２１と第２ロータコア３１の間に挟持された環状磁石４１は、軸方向の両側面４１ａ，４１ｂが第１及び第２コアベース２２，３２の対向面２２ｂ，３２ｂに当接されている。環状磁石４１の外周面４１ｃは、第１及び第２コアベース２２，３２の外周面２２ａ，３２ａと中心軸線Ｃを中心とした同心円で形成され、その環状磁石４１の外径は第１及び第２コアベース２２，３２の外径と同一となるように形成されている。

環状磁石４１は、軸方向に磁化され、第１コアベース２２側をＮ極、第２コアベース３２側をＳ極となるように磁化されている。従って、この環状磁石４１によって、第１ロータコア２１の各第１爪状磁極２０はＮ極（第１の磁極）として機能し、第２ロータコア３１の各第２爪状磁極３０は、Ｓ極（第２の磁極）として機能する。

（第１及び第２極間磁石４３，４４）
第１爪状磁極２０の第１側面２０ｃと第２爪状磁極３０の第１側面３０ｃとの間には、軸方向に長い四角柱状の第１極間磁石４３がそれぞれ挟持固着されている。各第１極間磁石４３は、周方向に磁化され、Ｎ極として機能している第１爪状磁極２０側を同極のＮ極となるように、また、Ｓ極として機能している第２爪状磁極３０側を同極のＳ極となるようにそれぞれ磁化されている。

一方、第１爪状磁極２０の第２側面２０ｄと第２爪状磁極３０の第２側面３０ｄとの間には、軸方向に長い四角柱状の第２極間磁石４４がそれぞれ挟持固着されている。各第２極間磁石４４は、周方向に磁化され、Ｎ極として機能している第１爪状磁極２０側を同極のＮ極となるように、また、Ｓ極として機能している第２爪状磁極３０側を同極のＳ極となるようにそれぞれ磁化されている。

つまり、第１極間磁石４３と第２極間磁石４４は、その磁化方向が周方向において逆方向に磁化されている。
（内側補助磁石４６）
環状磁石４１の内側には、図３及び図５に示すように、円筒形状の内側補助磁石４６が設けられている。内側補助磁石４６は、外周面４６ａが環状磁石４１の内周面４１ｄに固着されているとともに、内周面４６ｂが回転軸１０に固着されている。内側補助磁石４６は、軸方向が環状磁石４１よりも長く、第１及び第２コアベース２２，３２の対向面２２ｂ，３２ｂの軸芯側に形成した環状凹部Ｈ１，Ｈ２に嵌合固着されている。内側補助磁石４６は、軸方向に磁化され、第１ロータコア２１（第１コアベース２２）側をＮ極、第２ロータコア３１（第２コアベース３２）をＳ極となるように磁化されている。

（外側補助磁石４７）
環状磁石４１の外周面４１ｃと、第１及び第２爪状磁極２０，３０の内周面２０ｂ，３０ｂの基端部との間には、図３及び図５に示すように、同環状磁石４１の軸方向の長さと同じに形成されたリング形状の外側補助磁石４７が設けられている。外側補助磁石４７は、外周面４７ａが第１及び第２爪状磁極２０，３０の内周面２０ｂ，３０ｂと固着されているとともに、内周面４７ｂが環状磁石４１の外周面４１ｃと固着されている。

外側補助磁石４７は、軸方向に磁化され、第１ロータコア２１（第１コアベース２２）側をＮ極、第２ロータコア３１（第２コアベース３２）側をＳ極となるように磁化されている。また、外側補助磁石４７の起磁力は、第１及び第２極間磁石４３，４４の起磁力に比べて大きくしている。

次に、上記のように構成した第１実施形態の作用効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、複数の第１爪状磁極２０を有した第１ロータコア２１と複数の第２爪状磁極３０を有した第２ロータコア３１との間に環状磁石４１を配置した状態で、第１ロータコア２１に対して、第２ロータコア３１を、各第２爪状磁極３０をそれぞれ対応する各第１爪状磁極２０間に配置した。そして、第１爪状磁極２０と第２爪状磁極３０との間に、第１及び第２爪状磁極２０，３０と同極極となるように磁化された第１及び第２極間磁石４３，４４を設けた。

従って、環状磁石４１によって、ロータ８内に界磁巻線が無くすことができ、それに伴って、モータ１内に界磁巻線に電力を供給する電力供給装置が不要となることから、ブラシレスモータ１全体が小型になるとともに、安価に製造できる。

しかも、第１及び第２極間磁石４３，４４によって、第１ロータコア２１の各第１爪状磁極２０と第２ロータコア３１の各第２爪状磁極３０との間の漏れ磁束を減らすことができ、環状磁石４１の磁束をブラシレスモータ１の出力に有効に利用することができる。

さらに、第１及び第２爪状磁極２０，３０間に、第１及び第２極間磁石４３，４４を配置したため、第１及び第２爪状磁極２０，３０は第１及び第２極間磁石４３，４４にて強固に支持固定された状態となるため、第１及び第２爪状磁極２０，３０の数を簡単な構造で増やすことができ、多極化が可能となる。

（２）上記実施形態によれば、環状磁石４１の内側に、第１ロータコア２１（第１コアベース２２）側をＮ極に、第２ロータコア３１（第２コアベース３２）側をＳ極に磁化した内側補助磁石４６を設けた。従って、環状磁石４１の内径側の第１コアベース２２から回転軸１０を介して第２コアベース３２を経由する図６に示す短絡磁束φ１が、この内側補助磁石４６によって減少し、環状磁石４１の磁束を有効利用することができ、ブラシレスモータ１の出力を向上させることができる。

また、内側補助磁石４６の軸方向の長さを、環状磁石４１よりも長くし、第１及び第２コアベース２２，３２内まで、内側補助磁石４６を配置した。従って、内径側の短絡磁束φ１（トルクを発生させない軸方向短絡磁束）をさらに減少させることができ、環状磁石４１の磁束をブラシレスモータ１の出力に有効に利用することができる。

さらに、回転軸１０は、非磁性体の金属シャフトで形成されているため、内径側の短絡磁束φ１をさらに減少させることができる。
（３）上記実施形態によれば、環状磁石４１の外周面４１ｃと第１及び第２爪状磁極２０，３０の基端内周面２０ｂ，３０ｂとの間に、第１及び第２アーム部２３，３３を覆うように、第１ロータコア２１側をＮ極に第２ロータコア３１側をＳ極に磁化した外側補助磁石４７を設けた。従って、環状磁石４１の外径側の第１コアベース２２から第２コアベース３２を経由する図６に示す短絡磁束φ２（トルクを発生させない軸方向短絡磁束）が、この外側補助磁石４７によって減少し、磁束を有効利用することができ、ブラシレスモータ１の出力を向上させることができる。

（４）上記実施形態によれば、第１及び第２爪状磁極２０，３０は、径方向から見て軸方向に長い長方形状であって、各第１爪状磁極２０の第１側面２０ｃと各第２爪状磁極３０の第１側面３０ｃ、及び、各第１爪状磁極２０の第２側面２０ｄと各第２爪状磁極３０の第２側面３０ｄを、平行に対峙するようにそれぞれ形成した。

従って、第１及び第２極間磁石４３，４４は、軸方向に長い四角柱形状の安価に形成できる磁石を用いることができる。
（５）また、上記実施形態によれば、第１及び第２極間磁石４３，４４を、例えばフェライト磁石で形成し、環状磁石４１を、例えばネオジ磁石で形成して、漏れ磁束を減らすだけの第１及び第２極間磁石４３，４４の起磁力を、環状磁石４１の起磁力よりも小さくすることで、低コスト化が図れる。

（６）また、上記実施形態によれば、第１及び第２爪状磁極２０，３０を、第１及び第２ロータコア３１を形成する鋼板よりなるロータコア片ＰＣ１，ＰＣ２の一部を折り曲げて形成した。

従って、第１及び第２爪状磁極２０，３０の製法が簡単で短時間で製作でき、コストの低減を図ることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図７、図８に従って説明する。

本実施形態は、第１実施形態で示した外側補助磁石４７の磁化方法が相違する。そのため、説明の便宜上、相違する外側補助磁石の部分について詳細に説明し、その他、第１実施形態と共通部分は符号を同じにして詳細な説明は省略する。

図７に示すように、外側補助磁石５０は、周方向にＮ極、Ｓ極が交互に磁化されている。そして、図８に示すように、外側補助磁石５０は、軸方向の長さが環状磁石４１と同じであって、その内周面５０ａが環状磁石４１の外周面４１ｃと、外周面５０ｂが第１及び第２爪状磁極２０，３０の内周面２０ｂ，３０ｂに固着されている。

そして、周方向にＮ極、Ｓ極が交互に磁化され外側補助磁石５０は、外周面でＮ極に磁化されたＮ極部分５１が、第１ロータコア２１のＮ極として機能している第１爪状磁極２０の内周面２０ｂの基端部に固着し、外周面でＳ極に磁化されたＳ極部分５２が、第２ロータコア３１のＳ極として機能している第２爪状磁極３０の内周面３０ｂの基端部に固着するようになっている。

次に、上記のように構成した第２実施形態の作用効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、環状磁石４１の外周側に、周方向にＮ極、Ｓ極が交互に磁化された環状の外側補助磁石５０を設置した。

そして、外側補助磁石５０のＮ極に磁化されたＮ極部分５１を、同極の第１爪状磁極２０の内周面２０ｂに当接し、外側補助磁石５０のＳ極に磁化されたＳ極部分５２を、同極の第２爪状磁極３０の内周面３０ｂに当接した。

従って、外側補助磁石５０は、環状磁石４１の短絡磁束を抑制するとともに、外側補助磁石５０の磁束をブラシレスモータ１の出力に有効に利用することができる。
（２）また、上記第２実施形態によれば、第１実施形態の作用効果で説明した（１）（２）（４）〜（６）と同様な作用効果を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図９〜図１２に従って説明する。
本実施形態は、第１実施形態で示した第１及び第２極間磁石４３，４４と外側補助磁石４７の構成が相違する。そのため、説明の便宜上、相違する第１及び第２極間磁石と外側補助磁石の部分について詳細に説明し、その他、第１実施形態と共通部分は符号を同じにして詳細な説明は省略する。

図９、図１０に示すように、第１爪状磁極２０の第１側面２０ｃと第２爪状磁極３０の第１側面３０ｃとの間に挟持固着されていた各第１極間磁石４３は、径方向に第１及び第２コアベース２２，３２の外周面２２ａ，３２ａに当接するまで延出形成されている。

また、第１爪状磁極２０の第２側面２０ｄと第２爪状磁極３０の第２側面３０ｄとの間に挟持固着されていた各第２極間磁石４４は、径方向に第１及び第２コアベース２２，３２の外周面２２ａ，３２ａに当接するまで延出形成されている。

そして、第１及び第２極間磁石４３，４４を形成することで、第２爪状磁極３０、第２アーム部３３（図１１参照）、環状磁石４１（図１１参照）、第１コアベース２２、第１及び第２極間磁石４３，４４にて囲まれ、第１ロータコア２１側が開口した空間が形成される。その空間内には、図９に示すように、第１背面補助磁石６１がそれぞれ嵌合固着される。

第１背面補助磁石６１は、径方向に磁化され、第２爪状磁極３０の内周面３０ｂに当接する側を、第２爪状磁極３０と同極のＳ極に、第１コアベース２２に当接する側を同第１コアベース２２と同極のＮ極となるように磁化されている。

同様に、第１爪状磁極２０、第１アーム部２３（図１１参照）、環状磁石４１（図１１参照）、第２コアベース３２、第１及び第２極間磁石４３，４４にて囲まれ、第２ロータコア３１側が開口した空間が形成される。その空間内には、図１０に示すように、第２背面補助磁石６２がそれぞれ嵌合固着されている。

第２背面補助磁石６２は、径方向に磁化され、第１爪状磁極２０の内周面２０ｂに当接する側を、第１爪状磁極２０と同極のＮ極に、第２コアベース３２に当接する側を同第２コアベース３２と同極のＳ極となるように磁化されている。

つまり、第１コアベース２２の部分Ａ１（図９参照）は、図１２（ａ）に示すように、ステータ５側がＳ極の第１背面補助磁石６１として機能する第２爪状磁極３０と、第１背面補助磁石６１によってＮ極の突極として機能する第１爪状磁極２０とが、周方向に交互に配置された所謂コンシクエントポール構造のロータを形成する。

また、第２コアベース３２の部分Ａ３（図９参照）は、図１２（ｃ）に示すように、ステータ５側がＮ極の第２背面補助磁石６２として機能する第１爪状磁極２０と、第２背面補助磁石６２によってＳ極の突極として機能する第２爪状磁極３０とが、周方向に交互に配置された所謂コンシクエントポール構造のロータを形成する。

さらに、環状磁石４１の部分Ａ２（図９参照）は、図１２（ｂ）に示すように、第１背面補助磁石６１によってステータ５側がＮ極として機能する第１爪状磁極２０と、第２背面補助磁石６２によってステータ５側がＳ極として機能する第２爪状磁極３０とが、周方向に交互に配置されたランデル型構造となる。

次に、上記のように構成した第３実施形態の作用効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、第２爪状磁極３０、第２アーム部３３、環状磁石４１、第１コアベース２２、第１及び第２極間磁石４３，４４にて囲まれ、第１ロータコア２１側が開口した空間を形成し、その空間に、第１背面補助磁石６１を嵌合固着した。第１背面補助磁石６１は、径方向に磁化され、第２爪状磁極３０に当接する側を、同第２爪状磁極３０と同極のＳ極に、第１コアベース２２に当接する側を同第１コアベース２２と同極のＮ極となるように径方向に磁化した。

従って、第１コアベース２２の部分Ａ１が、第１背面補助磁石６１によってコンシクエントポール構造なり、環状磁石４１の短絡磁束をさらに抑制でき、しかも、同第１背面補助磁石６１の磁束を、ブラシレスモータ１の出力に対してより有効に利用することができる。

（２）上記実施形態によれば、第１爪状磁極２０、第１アーム部２３、環状磁石４１、第２コアベース３２、第１及び第２極間磁石４３，４４にて囲まれ、第２ロータコア３１側が開口した空間を形成し、その空間に、第２背面補助磁石６２を嵌合固着した。第２背面補助磁石６２は、径方向に磁化され、第１爪状磁極２０に当接する側を、同第１爪状磁極２０と同極のＮ極に、第２コアベース３２に当接する側を同第２コアベース３２と同極のＳ極となるように径方向に磁化した。

従って、第２コアベース３２の部分Ａ３が、第２背面補助磁石６２によってコンシクエントポール構造なり、環状磁石４１の短絡磁束をさらに抑制でき、しかも、同第２背面補助磁石６２の磁束を、ブラシレスモータ１の出力に対してより有効に利用することができる。

（３）上記実施形態によれば、第１及び第２背面補助磁石６１，６２は、径方向からみて第１及び第２爪状磁極２０，３０と同形状であることから、その表面積が第１及び第２極間磁石４３，４４に比べて遙かに大きくなっている。

従って、第１及び第２背面補助磁石６１，６２の磁束を、ブラシレスモータ１の出力に対して、より有効に利用させることができる。
また、第１及び第２背面補助磁石６１，６２を、例えばネオジ磁石で形成し、第１及び第２極間磁石４３，４４を、例えばフェライト磁石で形成して、第１及び第２背面補助磁石６１，６２の起磁力を、第１及び第２極間磁石４３，４４よりも起磁力を大きくすることで、コストを抑えながら効果的に出力に寄与する磁束量を増やして出力を向上させることができる。

（４）また、上記第３実施形態によれば、第１実施形態の作用効果で説明した（１）（２）（４）〜（６）と同様な作用効果を得ることができる。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を図１３、図１４に従って説明する。

本実施形態は、第３実施形態で示したロータ８の構成が相違する。そのため、説明の便宜上、相違するロータコアについて詳細に説明し、その他、第１実施形態と共通部分は符号を同じにして詳細な説明は省略する。

図１３、図１４に示すように、本実施形態のロータ７０は、第３実施形態のロータ８を２組用意し、これを層構造に、１層目のロータ７１と、２層目のロータ７２として、互いに重なるようにして回転軸１０に固着されている。本実施形態では、１層目のロータ７１の第２ロータコア３１（第２コアベース３２の反対向面３２ｃ）と、２層目のロータ７２の第２ロータコア３１（第２コアベース３２の反対向面３２ｃ）とが当接するとともに、同極の第１及び第２爪状磁極２０，３０同士が軸方向において重なり合うように相対配置される。

そして、本実施形態では、ロータ７１側の第１及び第２極間磁石４３，４４とロータ７２側の第１及び第２極間磁石４３，４４を一体化し１つの第１及び第２極間磁石４３，４４で構成し、ロータ７１とロータ７２に連なるように軸方向に嵌着させている。

これによって、ロータ７１，７２よりなるロータ７０は、各ロータ７１，７２の同極の第１及び第２極間磁石４３，４４が一体として構成されることで、部品点数を減らし、低コスト化が図れる。

次に、上記のように構成した第４実施形態の作用効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、２つのロータ７１，７２を合わせることによって、より高トルクを発生させるロータにでき、さらに軸方向のアンバランスをキャンセルできる。しかも、ロータ７１，７２は、同じ構造なので、部品点数を減すことができるとともに、製作が容易で、低コスト化が図れる。

（２）上記実施形態によれば、重なり合うロータ７１，７２の同極の第１及び第２極間磁石４３，４４が一体として、１つの永久磁石で兼用できることから、さらに部品点数を減らし、低コスト化が図れる。

（３）また、上記第４実施形態によれば、第１実施形態の作用効果で説明した（１）（２）（４）〜（６）と同様な作用効果を得ることができる。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を図１５〜図１７に従って説明する。

本実施形態は、第３実施形態のロータ８を応用したロータである。そのため、本実施形態では、説明の便宜上、第３実施形態と共通部分は符号を同じにして詳細な説明は省略する。

図１５に示すように、第１ロータコア２１であって第１コアベース２２の反対向面２２ｃ側には、第１軸側補助磁石８１が固着されている。第１軸側補助磁石８１は、軸方からみた外形が第１ロータコア２１の外形と同じであって、同第１ロータコア２１を被覆している。第１軸側補助磁石８１は、軸方向に磁化されていて、第１コアベース２２に固着されている側を同第１コアベース２２と同極のＮ極に、その反対側をＳ極になるように磁化されている。

図１６に示すように、第２ロータコア３１であって第２コアベース３２の反対向面３２ｃ側には、第２軸側補助磁石８２が固着されている。第２軸側補助磁石８２は、軸方からみた外形が第２ロータコア３１の外形と同じであって、第２ロータコア３１を被覆している。第２軸側補助磁石８２は、軸方向に磁化されていて、第２コアベース３２に固着されている側を同第２コアベース３２と同極のＳ極に、その反対側をＮ極になるように磁化されている。

次に、上記のように構成した第５実施形態の作用効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、第１コアベース２２の反対向面２２ｃ側に第１軸側補助磁石８１を固着し被覆した。そして、第１軸側補助磁石８１の第１コアベース２２側を、同第１コアベース２２と同極のＮ極になるように磁化した。

従って、図１７に示すように、第１コアベース２２の反対向面２２ｃから第２爪状磁極３０に短絡する短絡磁束φ３を抑制できる。
（２）上記実施形態によれば、第２コアベース３２の反対向面３２ｃ側に第２軸側補助磁石８２を固着し被覆した。そして、第２軸側補助磁石８２の第２コアベース３２側を、同第２コアベース３２と同極のＳ極になるように磁化した。

従って、図１７に示すように、第１爪状磁極２０から第２コアベース３２の反対向面３２ｃに短絡する短絡磁束φ４を抑制できる。
（３）また、上記第５実施形態によれば、第１実施形態の作用効果で説明した（１）（２）（４）〜（６）と同様な作用効果を得ることができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１〜第５実施形態では、内側補助磁石４６を設けたが、この内側補助磁石４６を省略してもよい。この場合、環状磁石４１が回転軸１０まで達し、第１及び第２ロータコア２１，３１に形成した環状凹部Ｈ１，Ｈ２が省略されることになる。

・上記第１〜第５実施形態では、内側補助磁石４６の軸方向の長さを、環状磁石４１より長くしたが、同じ長さで実施してもよい。この場合、第１及び第２ロータコア２１，３１に形成した環状凹部Ｈ１，Ｈ２が省略されることになる。

・上記第１実施形態では、外側補助磁石４７を設けたが、この外側補助磁石４７を省略してもよい。このとき、併せて、内側補助磁石４６を省略して実施してもよいことは勿論である。

・上記第１〜第５実施形態では、第１及び第２爪状磁極２０，３０は、径方向から見て軸方向に長い長方形状であった。これを、第１及び第２爪状磁極２０，３０の形状を先端にいくほど、先細形状になるように形成してもよい。この場合、第１及び第２爪状磁極２０，３０の形状に合わせて、第１及び第２極間磁石４３，４４の形状を変更する必要がある。勿論、その他の形状で実施してもよい。

・上記第３実施形態では、第１背面補助磁石６１及び第２背面補助磁石６２を設けたが、いずれか一方を省略して実施してもよい。
・上記第４実施形態では、第３実施形態のロータ８を２組用意し、これを層構造に、１層目のロータ７１と、２層目のロータ７１として、互いに重ねて１つのロータ７０を構成した。これを、第３実施形態のロータ８を３組用意し、３層構造にして実施してもよい。

この場合、例えば、図１３において、２層目のロータ７２と重なる３層目のロータは、２層目のロータ７２側に３層目のロータの第１ロータコア２１が当接するとともに、同極の第１及び第２爪状磁極同士が軸方向に重なり合うように相対配置される。このとき、重なり合う同極の第１及び第２極間磁石４３，４４は１つの永久磁石で構成される。従って、部品点数を減らし、低コスト化が図れる。

・上記第４実施形態では、第３実施形態のロータ８を使ってロータ７０を構成したが、第１〜第３実施形態及び各別例で示したロータを使用して実施してもよい。
・上記第４実施形態では、重なり合うロータ７１，７２の同極の第１及び第２極間磁石４３，４４を一体化して１つの磁石で兼用したが、それぞれ、別々の第１及び第２極間磁石４３，４４を使用して実施することは勿論可能である。

・上記第１〜第５実施形態では、第１ロータコア２１及び第２ロータコア３１を、鋼板よりなるロータコア片ＰＣ１，ＰＣ２を積層して形成した。これを、鍛造による一体形成でもよく、また圧粉磁心材料で形成してもよい。例えば、鉄粉等の磁性粉末と樹脂等の絶縁物を混ぜて金型で加熱プレス成形して第１ロータコア２１及び第２ロータコア３１を作るようにする。

この場合、第１ロータコア２１及び第２ロータコア３１の設計の自由度が高く、製造プロセスが非常に簡単になるとともに、第１ロータコア２１及び第２ロータコア３１の磁気抵抗を小さくできる。

・上記第１〜第５実施形態では、第１及び第２爪状磁極２０，３０はそれぞれ７個であったが、これに限定されるものでなく、第１及び第２爪状磁極２０，３０の数を適宜変更して実施してもよい。

・第１〜第４実施形態において、第５実施形態で説明した第１軸側補助磁石８１及び第２軸側補助磁石８２を第１及び第２ロータコア２１，３１に固着し被覆して実施してもよい。

・ところで、これら特許文献のロータにおいては、いずれもロータコア内に界磁巻線を巻装することから、別途にスプリング等の電力供給装置が必要となり、コスト高になっていた。しかも、モータを小型にしようとする場合、界磁巻線及び電力供給装置のスペースの確保が困難になる。

また、特許文献２のロータでは、タンデム構造であって、磁石数が倍に増えるといった問題があった。また、特許文献３のロータでは、爪状磁極の磁気飽和を緩和するが、ステータへ渡る磁束としては有効に利用できないといった問題があった。

以下の構成の目的は、簡単な構成で小型化でき、爪状磁極間の漏れ磁束を減らし高出力化を可能にすることができるロータ及びモータを提供することにある。
・ロータは、第１コアベースの外周部に、等間隔に複数の第１爪状磁極を軸方向に延出形成した第１ロータコアと、第２コアベースの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極を軸方向に延出形成し、前記各第２爪状磁極をそれぞれ対応する前記第１ロータコアの各第１爪状磁極間に配置した第２ロータコアと、前記第１ロータコアと第２ロータコアとの間に配置され、前記軸方向に磁化され、前記第１爪状磁極を第１の磁極として機能させ、前記第２爪状磁極を第２の磁極として機能させる環状磁石と、前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極との間に配置され、前記第１及び第２爪状磁極と同極極となるように磁化された極間磁石とを備えた。

同構成によれば、環状磁石によって、ロータ内に界磁巻線が無くすことができ、それに伴って、モータ内に界磁巻線に電力を供給する電力供給装置が不要となり、モータ全体を小型できるとともに、安価に製造できる。また、極間磁石によって、第１爪状磁極と第２爪状磁極との間の漏れ磁束を減らすことができ、環状磁石の磁束をモータの出力に有効に利用することができる。

・ロータは、第１コアベースの外周部に、等間隔に複数の第１爪状磁極を軸方向に延出形成した第１ロータコアと、第２コアベースの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極を軸方向に延出形成し、前記各第２爪状磁極をそれぞれ対応する前記第１ロータコアの各第１爪状磁極間に配置した第２ロータコアと、前記第１ロータコアと第２ロータコアとの間に配置され、前記第１爪状磁極をＮ極として機能させ、前記第２爪状磁極をＳ極として機能させる軸方向に磁化された磁石と、前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極との間に配置され、前記第１爪状磁極側をＮ極、前記第２爪状磁極側をＳ極となるように磁化された極間磁石とを備えた。

１…ブラシレスモータ（モータ）、２…モータケース、３…ケースハウジング、４…フロントカバー、５…ステータ、６…ステータコア、６ａ…ステータコア片、８…ロータ、１０…回転軸、１２，１３…軸受け、２０…第１爪状磁極、２０ａ…外周面、２０ｂ…内周面、２０ｃ…第１側面、２０ｄ…第２側面、２０ｅ…先端面、２１…第１ロータコア、２２…第１コアベース、２２ａ…外周面（外周部）、２２ｂ…対向面、２２ｃ…反対向面、２３…第１アーム部、３０…第２爪状磁極、３０ａ…外周面、３０ｂ…内周面、３０ｃ…第１側面、３０ｄ…第２側面、３０ｅ…先端面、３１…第２ロータコア、３２…第２コアベース、３２ａ…外周面（外周部）、３２ｂ…対向面、３２ｃ…反対向面、３３…第１アーム部、４１…環状磁石、４１ａ，４１ｂ…側面、４１ｃ…外周面、４１ｄ…内周面、４３…第１極間磁石（極間磁石）、４４…第２極間磁石（極間磁石）、４６…内側補助磁石（補助磁石）、４６ａ…外周面、４６…内周面、４７…外側補助磁石（補助磁石）、４７ａ…外周面、４７ｂ…内周面、５０…外側補助磁石（補助磁石）、５０ａ…外周面、５０ｂ…内周面、５１…Ｎ極部分、５２…Ｓ極部分、６１…第１背面補助磁石（補助磁石）、６２…第２背面補助磁石（補助磁石）、７０，７１，７２…ロータ、８１…第１軸側補助磁石、８２…第２軸側補助磁石、φ１，φ２，φ３，φ４…短絡磁束、Ａ１，Ａ２，Ａ３…部分、Ｃ…中心軸線、Ｈ１，Ｈ２…環状凹部、ＰＣ１，ＰＣ２…ロータコア片（板材）、ＳＰ１…第１空間、ＳＰ２…第２空間。

Claims (13)

1. 第１コアベースの外周部に、等間隔に複数の第１爪状磁極を軸方向に延出形成した第１ロータコアと、
   第２コアベースの外周部に、等間隔に複数の第２爪状磁極を軸方向に延出形成し、前記各第２爪状磁極をそれぞれ対応する前記第１ロータコアの各第１爪状磁極間に配置した第２ロータコアと、
   前記第１ロータコアと第２ロータコアとの間に配置され、軸方向に磁化され、前記第１爪状磁極をＮ極として機能させ、前記第２爪状磁極をＳ極として機能させる磁石と、
   前記第２爪状磁極の背面に配置され同第２爪状磁極と前記第１コアベースのそれぞれに固着され、同第２爪状磁極をＳ極として機能させる第１背面補助磁石と、
   前記第１爪状磁極の背面に配置され同第１爪状磁極と前記第２コアベースのそれぞれに固着され、同第１爪状磁極をＮ極として機能させる第２背面補助磁石と
   を備えたことを特徴とするロータ。
2. 請求項１に記載のロータにおいて、
   前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極との間には極間磁石が配置され、前記極間磁石は前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極のそれぞれに固着されており、
   前記第１爪状磁極は、同第１爪状磁極の背面の前記第２背面補助磁石と同第１爪状磁極の両隣の前記極間磁石にて囲まれ、
   前記第２爪状磁極は、同第２爪状磁極の背面の前記第１背面補助磁石と同第２爪状磁極の両隣の前記極間磁石にて囲まれていることを特徴とするロータ。
3. 請求項２に記載のロータにおいて、
   前記第１及び第２爪状磁極の背面に設けた前記第２及び第１背面補助磁石の起磁力は、前記極間磁石の起磁力よりも大きくしたこと特徴とするロータ。
4. 請求項２又は３に記載のロータにおいて、
   前記極間磁石の起磁力は、前記磁石の起磁力よりも小さくしたことを特徴とするロータ。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記極間磁石は、その極間磁石と隣り合う前記第１爪状磁極及び前記第２爪状磁極の延出方向に沿って両爪状磁極の先端から基端まで延びるように設けたことを特徴とするロータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記磁石の内周側又は外周側の少なくともどちらか一方に、前記磁石と同方向に磁極を配置した環状の補助磁石を設置したことを特徴とするロータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記磁石の外周側に、前記第１及び第２爪状磁極と同極となるように径方向に磁極を配置した環状の補助磁石を設置したことを特徴とするロータ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記第１及び第２爪状磁極は、板材を折り曲げて形成したこと特徴とするロータ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のロータにおいて、
   前記第１及び第２ロータコアは、圧粉磁心で構成されたことを特徴とするロータ。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のロータにおいて、
    前記第１及び第２爪状磁極は、径方向から見て軸方向に長い略長方形状としたことを特徴とするロータ。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロータを、２組又は３組で構成したことを特徴とするロータ。
12. 請求項１１に記載のロータにおいて、
    前記第１爪状磁極と前記第２爪状磁極との間には極間磁石が配置されており、
    前記各ロータの第１及び第２爪状磁極は、径方向から見て軸方向に長い略長方形状であって、第１及び第２爪状磁極間に配置される極間磁石は、各ロータの極間磁石を兼用したことを特徴とするロータ。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。