JP2015104250A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】各相の単一モータ部で生じる誘起電圧のバランスを向上させることが可能なモータを提供する。【解決手段】ブラシレスモータ１０を構成する単一モータ部は、第１及び第２ロータコア２１，２２の間に界磁磁石２３を配置し、第１及び第２ロータ側爪状磁極２５，２７を交互に異なる磁極に機能させるロータ部と、第１及び第２ステータコア３１，３２の間にコイル部３３を配置し、該コイル部３３への通電に基づき第１及び第２ステータ側爪状磁極３５，３７の極性を切替可能なステータ部とからなる。そして、複数段に配列された単一モータ部は、２個のＵ相モータ部Ｍｕ１，Ｍｕ２と、１個のＶ相モータ部Ｍｖと、１個のＷ相モータ部Ｍｗとからなり、軸方向両端の段にはＵ相モータ部Ｍｕ１，Ｍｕ２が配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関するものである。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、所謂ランデル型構造のロータ部及びステータ部からなる単一モータ部が、軸方向に複数段に配列されて構成されたマルチランデル型構造と称されるモータがある。ロータ部は、周方向に複数のロータ側爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる一対のロータコアの間に界磁磁石を配置し、各ロータ側爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる。一方、ステータ部は、周方向に複数のステータ側爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる一対のステータコアの間にコイル部を配置し、該コイル部への通電に基づきステータ側爪状磁極の極性を切替可能となっている。そして、単一モータ部をＵ相用、Ｖ相用及びＷ相用で順に３段に配列し、それぞれに３相交流電源を供給することで、ステータ（ステータ部）に回転磁界が発生してロータ（ロータ部）が回転するようになっている。

特開２０１３−２２６０２６号公報

しかしながら、上記のようなマルチランデル型のモータでは、軸方向両端に位置するＵ相用及びＷ相用の単一モータ部は、それらに挟まれた中段のＶ相用の単一モータ部に比べて磁束が漏れやすい傾向がある。それにより、Ｕ相用及びＷ相用の単一モータ部とＶ相用の単一モータ部とで生じる誘起電圧の大きさが異なり、その誘起電圧のアンバランスがモータ性能に影響して出力低下等を引き起こす一因となっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、各相の単一モータ部で生じる誘起電圧のバランスを向上させることが可能なモータを提供することにある。

上記課題を解決するモータは、周方向に複数のロータ側爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる一対のロータコアの間に界磁磁石を配置し、前記各ロータ側爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させるロータ部と、周方向に複数のステータ側爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる一対のステータコアの間にコイル部を配置し、該コイル部への通電に基づき前記ステータ側爪状磁極の極性を切替可能なステータ部とからなる単一モータ部を軸方向に複数段に配列してなるモータであって、複数の前記単一モータ部は、（ｎ＋１）個のＵ相用の単一モータ部と、ｎ個のＶ相用の単一モータ部と、ｎ個のＷ相用の単一モータ部とからなり、軸方向両端の段には前記Ｕ相用の単一モータ部が配置されている。

この構成によれば、複数段の単一モータ部において、Ｕ相用の単一モータ部を軸方向両端に配置することで、各相の単一モータ部で生じる誘起電圧のバランスを向上させることが可能となる（図６（ａ）（ｂ）参照）。その結果、各相での誘起電圧のアンバランスによってモータ性能が悪化することを抑制することが可能となる。

上記モータにおいて、前記Ｖ相用の単一モータ部の軸方向両側には、前記Ｕ相用の単一モータ部と前記Ｗ相用の単一モータ部がそれぞれ配置され、前記Ｗ相用の単一モータ部の軸方向両側には、前記Ｕ相用の単一モータ部と前記Ｖ相用の単一モータ部がそれぞれ配置されていることが好ましい。

この構成によれば、Ｖ相用（Ｗ相用）の単一モータ部の両側にその他の２相の単一モータ部がそれぞれ配置される（つまり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相…の順で配列される）ため、各相間での磁束発生の移行がスムーズとなり、モータ性能の向上に寄与できる。

上記モータにおいて、前記単一モータ部は、軸方向に順に前記Ｕ相用の単一モータ部、前記Ｖ相用の単一モータ部、前記Ｗ相用の単一モータ、前記Ｕ相用の単一モータ部の４段に配列されていることが好ましい。

この構成によれば、単一モータ部を４段構成とすることで軸方向への大型化を極力抑えつつも、各相の単一モータ部で生じる誘起電圧のバランスを向上させることが可能となる。

本発明のモータによれば、各相の単一モータ部で生じる誘起電圧のバランスを向上させることが可能となる。

実施形態のモータの斜視図である。 同形態のロータの斜視図である。 同形態のロータ部の分解斜視図である。 同形態のステータを部分的に示す斜視図である。 同形態のステータ部の分解斜視図である。 （ａ）は、従来モータにおける各相の誘起電圧を示すグラフであり、（ｂ）は、実施形態のモータにおける各相の誘起電圧を示すグラフである。

以下、モータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のブラシレスモータ１０の全体斜視図を示し、回転軸（図示せず）に固着されたロータ１１の外周側にモータハウジング（図示せず）に固着された環状のステータ１２が配置されている。

また、ブラシレスモータ１０は、軸方向に積層された４段の単一モータ部から構成されており、それら４段の単一モータ部は、図１において上から第１のＵ相モータ部Ｍｕ１、Ｖ相モータ部Ｍｖ、Ｗ相モータ部Ｍｗ、第２のＵ相モータ部Ｍｕ２の順に構成されている。

図２及び図４に示すように、４段のモータ部Ｍｕ１，Ｍｖ，Ｍｗ，Ｍｕ２はそれぞれ、ロータ部（第１Ｕ相ロータ部Ｒｕ１、Ｖ相ロータ部Ｒｖ、Ｗ相ロータ部Ｒｗ及び第２Ｕ相ロータ部Ｒｕ２）と、ステータ部（第１Ｕ相ステータ部Ｓｕ１、Ｖ相ステータ部Ｓｖ、Ｗ相ステータ部Ｓｗ及び第２Ｕ相ステータ部Ｓｕ２）とを備えている。ロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２はロータ１１を構成し、ステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２はステータ１２を構成している。

［ロータの構成］
図２及び図３に示すように、ロータ１１を構成する各ロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２は、互いに同一構成であって、第１及び第２ロータコア２１，２２と界磁磁石２３とから構成されている。

図３に示すように、第１ロータコア２１は、円環板状に形成された第１ロータコアベース２４を有している。第１ロータコアベース２４の中央位置には、回転軸（図示せず）を貫通し固着するための貫通穴２１ａが形成されている。また、第１ロータコアベース２４の外周面には、周方向等間隔に１２個の第１ロータ側爪状磁極２５が、径方向外側に突出されその先端が屈曲して軸方向の第２ロータコア２２側に延出形成されている。

第１ロータ側爪状磁極２５は、径方向から見て、軸方向先端側ほど周方向幅が狭くなる台形形状をなしている。つまり、第１ロータ側爪状磁極２５の周方向端面２５ａ，２５ｂは、共に平坦面であって、軸方向先端側に向かうほど互いに近づくように形成されている。なお、各第１ロータ側爪状磁極２５の基端部の周方向幅は、隣り合う第１ロータ側爪状磁極２５間の隙間の周方向幅より小さく設定されている。

第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１と同一材質及び同一形状であって、略円板状に形成された第２ロータコアベース２６の中央位置には、回転軸（図示せず）を貫通し固着するための貫通穴２２ａが形成されている。また、第２ロータコアベース２６の外周面には、等間隔に１２個の第２ロータ側爪状磁極２７が、径方向外側に突出されその先端が屈曲して軸方向の第１ロータコア２１側に延出形成されている。

第２ロータ側爪状磁極２７は、径方向から見て、軸方向先端側ほど周方向幅が狭くなる台形形状をなしている。つまり、第２ロータ側爪状磁極２７の周方向端面２５ａ，２５ｂは、共に平坦面であって、軸方向先端側に向かうほど互いに近づくように形成されている。なお、各第２ロータ側爪状磁極２７の基端部の周方向幅は、隣り合う第２ロータ側爪状磁極２７間の隙間の周方向幅より小さく設定されている。

そして、第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１に対して、第２ロータコア２２の第２ロータ側爪状磁極２７が、軸方向から見てそれぞれ第１ロータコア２１の第１ロータ側爪状磁極２５間に位置するように配置固定されるようになっている。このとき、第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１と第２ロータコア２２との軸方向の間に界磁磁石２３が配置されるように、第１ロータコア２１に対して組み付けられる。

詳述すると、界磁磁石２３は、第１ロータコアベース２４の第２ロータコアベース２６側の面（対向面２４ａ）と第２ロータコアベース２６の第１ロータコアベース２４側の面（対向面２６ａ）の間に挟持される。

このとき、第１ロータ側爪状磁極２５の一方の周方向端面２５ａと第２ロータ側爪状磁極２７の他方の周方向端面２７ｂとは平行をなし、両周方向端面２５ａ，２７ｂ間の間隙が軸方向に対して傾斜する略直線状をなしている。また、第１ロータ側爪状磁極２５の他方の周方向端面２５ｂと第２ロータ側爪状磁極２７の一方の周方向端面２７ａとは平行をなし、両周方向端面２５ｂ，２７ａ間の間隙が軸方向に対して傾斜する略直線状をなしている。

界磁磁石２３は、本実施形態では、フェライト磁石よりなる円環板状の永久磁石である。界磁磁石２３は、その中央位置に回転軸（図示せず）を貫通する貫通穴２３ａが形成されている。そして、界磁磁石２３の一方の側面２３ｂが、第１ロータコアベース２４の対向面２４ａと、界磁磁石２３の他方の側面２３ｃが、第２ロータコアベース２６の対向面２６ａとそれぞれ当接し、界磁磁石２３は第１ロータコア２１と第２ロータコア２２との間に挟持固定される。なお、界磁磁石２３の外径は、第１及び第２ロータコアベース２４，２６の外径と一致するように設定されている。

界磁磁石２３は、軸方向に磁化されていて、第１ロータコア２１側をＮ極、第２ロータコア２２側をＳ極となるように磁化されている。従って、この界磁磁石２３によって、第１ロータコア２１の第１ロータ側爪状磁極２５はＮ極（第１磁極）として機能し、第２ロータコア２２の第２ロータ側爪状磁極２７はＳ極（第２磁極）として機能する。

このように構成された各ロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２は、界磁磁石２３を用いた所謂ランデル型構造とされている。そして、各ロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２は、Ｎ極となる第１ロータ側爪状磁極２５と、Ｓ極となる第２ロータ側爪状磁極２７とが周方向に交互に配置され、磁極数が２４極（極数対が１２個）で構成される。

そして、図２に示すように、第１Ｕ相ロータ部Ｒｕ１、Ｖ相ロータ部Ｒｖ、Ｗ相ロータ部Ｒｗ及び第２Ｕ相ロータ部Ｒｕ２が軸方向に順に積層されてロータ１１が形成される。
ここで、界磁磁石２３に対して第１ロータコア２１が上側、第２ロータコア２２が下側である構成（界磁磁石２３の磁化方向が上向きの構成）を、各ロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２の表向きとしたとき、第１Ｕ相及びＷ相ロータ部Ｒｕ１，Ｒｗは表向き、Ｖ相及び第２Ｕ相ロータＲｖ，Ｒｕ２は裏向きで積層される。これにより、第１Ｕ相及びＷ相の界磁磁石２３の磁化方向は、同方向（図２において上向き）とされ、Ｖ相及び第２Ｕ相の界磁磁石２３の磁化方向は、第１Ｕ相及びＷ相の界磁磁石２３の磁化方向に対して反対向きとされる。

また、第１Ｕ相及びＶ相の第２ロータコアベース２６同士が軸方向に隣接しており、その隣接する第２ロータコアベース２６を介して第１Ｕ相及びＶ相の界磁磁石２３のＳ極側が向かい合うように構成されている。また、Ｖ相及びＷ相の第１ロータコアベース２４同士が軸方向に隣接しており、その隣接する第１ロータコアベース２４を介してＶ相及びＷ相の界磁磁石２３のＮ極側が向かい合うように構成されている。そして、Ｗ相及び第２Ｕ相の第２ロータコアベース２６同士が軸方向に隣接しており、その隣接する第２ロータコアベース２６を介してＷ相及び第２Ｕ相の界磁磁石２３のＳ極側が向かい合うように構成されている。

また、第１Ｕ相及びＷ相の第１ロータ側爪状磁極２５の軸方向への延出方向は、同方向（図２において下向き）であり、その方向に対してＶ相及び第２Ｕ相の第１ロータ側爪状磁極２５の軸方向への延出方向は反対向きとなっている。なお、第１Ｕ相の第１ロータ側爪状磁極２５とＶ相の第１ロータ側爪状磁極２５の軸方向先端同士は、軸方向において離間されている。また、Ｗ相の第１ロータ側爪状磁極２５と第２Ｕ相の第１ロータ側爪状磁極２５の軸方向先端同士も軸方向において離間されている。

同様に、第１Ｕ相及びＷ相の第２ロータ側爪状磁極２７の軸方向への延出方向は、同方向（図２において上向き）であり、その方向に対してＶ相及び第２Ｕ相の第２ロータ側爪状磁極２７の軸方向への延出方向は反対向きとなっている。なお、Ｖ相の第２ロータ側爪状磁極２７とＷ相の第２ロータ側爪状磁極２７の軸方向先端同士は、軸方向において離間されている。

また、第１Ｕ相ロータ部Ｒｕ１、Ｖ相ロータ部Ｒｖ、Ｗ相ロータ部Ｒｗ及び第２Ｕ相ロータ部Ｒｕ２は、電気角で６０度（機械角で５度）位相をずらして積層されている。詳述すると、Ｖ相ロータ部Ｒｖは、第１Ｕ相ロータ部Ｒｕ１に対して反時計回り方向に電気角で６０度位相をずらして回転軸に固着されている。Ｗ相ロータ部Ｒｗは、Ｖ相ロータ部Ｒｖに対して反時計回り方向に電気角で６０度位相をずらして回転軸に固着されている。そして、第２Ｕ相ロータ部Ｒｕ２は、Ｗ相ロータ部Ｒｗに対して反時計回り方向に電気角で６０度位相をずらして回転軸に固着されている。

［ステータの構成］
図４及び図５に示すように、ステータ１２を構成する各ステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２は、径方向において対応する第１Ｕ相ロータ部Ｒｕ１、Ｖ相ロータ部Ｒｖ、Ｗ相ロータ部Ｒｗ及び第２Ｕ相ロータ部Ｒｕ２とそれぞれ対向するように軸方向に積層されている。各ステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２は、互いに同一構成であって、第１及び第２ステータコア３１，３２とコイル部３３から構成されている。

第１ステータコア３１は、円筒状の第１ステータコアベース３４と、その第１ステータコアベース３４から径方向内側に延出するとともにその内側先端部で軸方向の第２ステータコア３２側に屈曲する第１ステータ側爪状磁極３５とを有している。第１ステータ側爪状磁極３５は、周方向等間隔に１２個形成されている。

第１ステータ側爪状磁極３５は、径方向から見て、軸方向先端側ほど周方向幅が狭くなる台形形状をなしている。つまり、第１ステータ側爪状磁極３５の周方向端面３５ａ，３５ｂは、共に平坦面であって、軸方向先端側に向かうほど互いに近づくように形成されている。なお、各第１ステータ側爪状磁極３５の基端部の周方向幅は、隣り合う第１ステータ側爪状磁極３５間の隙間の周方向幅より大きく設定されている。

図５に示すように、第２ステータコア３２は、第１ステータコア３１と同一材質及び同形状であって、円筒状の第２ステータコアベース３６と、その第２ステータコアベース３６から径方向内側に延出するとともにその内側先端部で軸方向の第１ステータコア３１側に屈曲する第２ステータ側爪状磁極３７とを有している。第２ステータ側爪状磁極３７は、周方向等間隔に１２個形成されている。また、第１及び第２ステータコアベース３４，３６は、それらの環状の先端面同士が軸方向に当接されている。

第２ステータ側爪状磁極３７は、径方向から見て、軸方向先端側ほど周方向幅が狭くなる台形形状をなしている。つまり、第２ステータ側爪状磁極３７の周方向端面３７ａ，３７ｂは、共に平坦面であって、軸方向先端側に向かうほど互いに近づくように形成されている。なお、各第２ステータ側爪状磁極３７の基端部の周方向幅は、隣り合う第２ステータ側爪状磁極３７間の隙間の周方向幅より大きく設定されている。

そして、第２ステータコア３２は、第１ステータコア３１に対して、第２ステータコア３２の第２ステータ側爪状磁極３７が、軸方向から見てそれぞれ第１ステータコア３１の第１ステータ側爪状磁極３５間に位置するように配置固定されるようになっている。なお、第２ステータコア３２は、第１ステータコア３１と第２ステータコア３２との軸方向の間にコイル部３３が配置されるように、第１ステータコア３１に対して組み付けられる。

組付状態において、第１ステータ側爪状磁極３５の一方の周方向端面３５ａと第２ステータ側爪状磁極３７の他方の周方向端面３７ｂとは平行をなし、両周方向端面３５ａ，３７ｂ間の間隙が軸方向に対して傾斜する略直線状をなしている。また、第１ステータ側爪状磁極３５の他方の周方向端面３５ｂと第２ステータ側爪状磁極３７の一方の周方向端面３７ａとは平行をなし、両周方向端面３５ｂ，３７ａ間の間隙が軸方向に対して傾斜する略直線状をなしている。

なお、第１ステータコア３１の軸方向外側面（反コイル部側の面）から第２ステータコア３２の軸方向外側面までの軸方向の長さは、第１ロータコアベース２４の軸方向外側面（対向面２４ａの裏面）から第２ロータコアベース２６の軸方向外側面（対向面２６ａの裏面）までの軸方向の長さと一致させている。

コイル部３３は、前記回転軸の軸線を中心とする環状をなし、巻線がボビンに内装されて構成されている。コイル部３３は、径方向において第１及び第２ステータコアベース３４，３６と第１及び第２ステータ側爪状磁極３５，３７との間に配置されている。なお、図５では、説明の便宜上、コイル部３３の引出し端子を図面上省略している。

このように構成された各ステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２は、第１及び第２ステータコア３１，３２間のコイル部３３にて第１及び第２ステータ側爪状磁極３５，３７をその時々で互いに異なる磁極に励磁する２４極の所謂ランデル型（クローポール型）構造のステータとなる。

そして、図４に示すように、第１Ｕ相ステータ部Ｓｕ１、Ｖ相ステータ部Ｓｖ、Ｗ相ステータ部Ｓｗ及び第２Ｕ相ステータ部Ｓｕ２が軸方向に順に積層されてステータ１２が形成される。また、各ステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２は、第１ステータコアベース３４と第２ステータコアベース３６とが軸方向に交互に配置されるように軸方向に積層されている。また、各相の第１ステータ側爪状磁極３５の先端は、軸方向一方（図４において下方）を向き、各相の第２ステータ側爪状磁極３７の先端は、軸方向他方（図４において上方）を向いている。

ここで、第１Ｕ相ステータ部Ｓｕ１、Ｖ相ステータ部Ｓｖ、Ｗ相ステータ部Ｓｗ及び第２Ｕ相ステータ部Ｓｕ２は、電気角で６０度（機械角で５度）位相をずらして積層されている。詳述すると、Ｖ相ステータ部Ｓｖは、第１Ｕ相ステータ部Ｓｕ１に対して時計回り方向に電気角で６０度位相をずらして設けられている。また、Ｗ相ステータ部Ｓｗは、Ｖ相ステータ部Ｓｖに対して時計回り方向に電気角で６０度位相をずらして設けられている。そして、第２Ｕ相ステータ部Ｓｕ２は、Ｗ相ステータ部Ｓｗに対して時計回り方向に電気角で６０度位相をずらして設けられている。

つまり、径方向から見た場合の４つのロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２のずれが成す軸方向に対する傾斜の方向と、径方向から見た場合の４つのステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２のずれが成す軸方向に対する傾斜の方向とがロータ１１とステータ１２との対向面では互いに逆向きとなっている。これにより、第１及び第２ステータ側爪状磁極３５，３７の磁極の切り替わりに対して各相の第１及び第２ロータ側爪状磁極２５，２７を好適に追従させることができ、その結果、ロータ１１の好適な回転を実現できる。

そして、第１及び第２Ｕ相ステータ部Ｓｕ１，Ｓｕ２のコイル部３３には３相交流電源のＵ相電源電圧が印加され、Ｖ相ステータ部Ｓｖのコイル部３３には３相交流電源のＶ相電源電圧が印加され、Ｗ相ステータ部Ｓｗのコイル部３３には３相交流電源のＷ相電源電圧が印加されるようになっている。

上記したようなステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２がそれぞれ対応するロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２の外周側に配置されて各モータ部Ｍｕ１，Ｍｖ，Ｍｗ，Ｍｕ２が構成されている。なお、各ロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２及び各ステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２の軸方向厚さは全て等しく設定されている。

次に、上記のように構成したブラシレスモータ１０の作用について説明する。
ステータ１２に３相交流電源電圧を印加すると、第１及び第２Ｕ相ステータ部Ｓｕ１，Ｓｕ２のコイル部３３にはＵ相電源電圧が、Ｖ相ステータ部Ｓｖのコイル部３３にはＶ相電源電圧が、Ｗ相ステータ部Ｓｗのコイル部３３にはＷ相電源電圧がそれぞれ印加される。これによって、ステータ１２に回転磁界が発生し、ロータ１１が回転駆動される。このとき、Ｖ相及びＷ相ステータ部Ｓｖ，Ｓｗにそれぞれ供給されるＶ相電源電圧及びＷ相電源電圧は互いに等しく、第１及び第２Ｕ相ステータ部Ｓｕ１，Ｓｕ２にそれぞれ供給されるＵ相電源電圧はＶ相電源電圧及びＷ相電源電圧の半分の値に設定されている。即ち、第１及び第２Ｕ相ステータ部Ｓｕ１，Ｓｕ２に供給されるＵ相電源電圧の合算がＶ相電源電圧及びＷ相電源電圧と等しくなっている。

本実施形態のブラシレスモータ１０は、第１のＵ相モータ部Ｍｕ１、Ｖ相モータ部Ｍｖ、Ｗ相モータ部Ｍｗ及び第２のＵ相モータ部Ｍｕ２が順に軸方向に積層された４段構造で構成されている。即ち、それら４段のうちの両端の段に、第１のＵ相モータ部Ｍｕ１及び第２のＵ相モータ部Ｍｕ２がそれぞれ配置されている。

ここで、図６（ａ）には、３相交流電源に対応させてＵ相・Ｖ相・Ｗ相を１段ずつ順に配列した３段構造の従来モータにおける各相の誘起電圧のグラフを示し、図６（ｂ）には、本実施形態のブラシレスモータ１０における各相の誘起電圧のグラフを示している。

図６（ａ）に示すように、従来モータでは、各相で生じる誘起電圧のうちで中段に位置するＶ相の誘起電圧が最も高く、そのＶ相の誘起電圧の大きさに対してＵ相及びＷ相の誘起電圧の大きさは９５％となっている。即ち、各相のうちで最大のＶ相の誘起電圧に対する他の２相の誘起電圧の差が５％となっている。

一方、図６（ｂ）に示すように、本実施形態のブラシレスモータ１０では、各相で生じる誘起電圧のうち、両端の段に位置する第１及び第２のＵ相モータ部Ｍｕ１，Ｍｕ２で生じる誘起電圧の合算であるＵ相の誘起電圧が最も高い。そして、中段に位置するＶ相及びＷ相の誘起電圧は互いに等しく、それらの誘起電圧の大きさはＵ相の誘起電圧の大きさに対して９８％の大きさとなる。即ち、各相のうちで最大のＵ相の誘起電圧に対する他の２相の誘起電圧の差が２％となり、上記の従来モータと比べて各相で生じる誘起電圧のバランスが向上されている。

従来モータでは、両端に位置するＵ相とＷ相の単一モータ部で磁束が漏れやすいことから、Ｕ相とＷ相の単一モータ部とＶ相の単一モータ部とで生じる誘起電圧の大きさが異なってしまう。そこで、Ｗ相の単一モータ部が端の段とならないようにＵ相の単一モータ部を追加したのが本実施形態の構造である。本実施形態の構造によれば、各相で生じる誘起電圧のバランスを向上させることが可能となっている。

また、モータ部Ｍｕ１，Ｍｖ，Ｍｗ，Ｍｕ２がＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相の順で配列されているため、各相間での磁束発生の移行がスムーズとなり、その結果、モータ性能の向上に寄与できるようになっている。

また、本実施形態では、磁極数の変更の要求があった場合、各ロータ部Ｒｕ１，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｕ２がランデル型構造をなすことから、界磁磁石２３を同一構造としながら第１及び第２ロータ側爪状磁極２５，２７の数を変更することにより、極数の変更が容易である。同様に、各ステータ部Ｓｕ１，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｕ２がランデル型（クローポール型）構造をなしていることから、コイル部３３を同一構造としながら第１及び第２ステータ側爪状磁極３５，３７の数を変更することにより、極数の変更が容易となっている。つまり、本実施形態のブラシレスモータ１０は、ロータ１１及びステータ１２の互いの磁極数が様々組み合わされる仕様変更に対して、大幅な設計変更を伴わずに容易に対応できる構成となっている。

また、本実施形態では、第１Ｕ相及びＷ相ロータ部Ｒｕ１，Ｒｖの界磁磁石２３は、Ｖ相及び第２Ｕ相ロータ部Ｒｖ，Ｒｕ２の界磁磁石２３に対して磁化方向が反対に設定されている。これにより、隣り合う段の界磁磁石２３の同極性同士が向き合う構成となるため、各界磁磁石２３の磁束が隣り合うモータ部Ｍｕ１，Ｍｖ，Ｍｗ，Ｍｕ２側に漏れにくくなり、その結果、ロータ１１の回転に寄与する有効磁束が効率的に向上されるようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）複数段に配列された単一モータ部は、２個のＵ相モータ部Ｍｕ１，Ｍｕ２と、１個のＶ相モータ部Ｍｖと、１個のＷ相モータ部Ｍｗとからなり、軸方向両端の段にはＵ相モータ部Ｍｕ１，Ｍｕ２が配置される。この構成によれば、各相で生じる誘起電圧のバランスを向上させることが可能となる（図６（ａ）（ｂ）参照）。その結果、各相での誘起電圧のアンバランスによってモータ性能が悪化することを抑制することが可能となる。また、モータ部Ｍｕ１，Ｍｖ，Ｍｗ，Ｍｕ２を４段構成とすることで軸方向への大型化を極力抑えつつも、各相で生じる誘起電圧のバランスを向上させることが可能となる。

（２）Ｖ相モータ部Ｍｖの軸方向両側には、第１のＵ相モータ部Ｍｕ１とＷ相モータ部Ｍｗがそれぞれ配置され、Ｗ相モータ部Ｍｗの軸方向両側には、Ｖ相モータ部Ｍｖと第２のＵ相モータ部Ｍｕ２とがそれぞれ配置される。この構成によれば、Ｖ相及びＷ相モータ部Ｍｖ，Ｍｗの両側にその他の２相の単一モータ部がそれぞれ配置される（つまり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相の順で配列される）ため、各相間での磁束発生の移行がスムーズとなり、モータ性能の向上に寄与できる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、４つの単一モータ部（第１のＵ相モータ部Ｍｕ１、Ｖ相モータ部Ｍｖ、Ｗ相モータ部Ｍｗ及び第２のＵ相モータ部Ｍｕ２）にて４段構造で構成されているが、これに特に限定されるものではなく、Ｖ相及びＷ相モータ部Ｍｖ，Ｍｗが互いに同数（ｎ個）で、Ｕ相モータ部が（ｎ＋１）個であれば、段数は適宜変更してもよい。

例えば、Ｕ相モータ部が３つ、Ｖ相及びＷ相モータ部がそれぞれ２つの７段構造とし、３つのＵ相モータ部のうちの２つを両端の段に配置した構成としてもよい。この構成によっても上記実施形態と略同様の効果を得ることができる。また、この場合、７段の単一モータ部をＵ相−Ｖ相−Ｗ相−Ｕ相−Ｖ相−Ｗ相−Ｕ相の順で配列することが好ましい。これにより、各相間での磁束発生の移行がスムーズとなり、モータ性能の向上に寄与できる。

・上記実施形態では、各モータ部Ｍｕ１，Ｍｖ，Ｍｗ，Ｍｕ２が隙間なく積層されているが、これに特に限定されるものではなく、各モータ部Ｍｕ１，Ｍｖ，Ｍｗ，Ｍｕ２同士の間隔を軸方向に空けて配置してもよい。

・各爪状磁極２５，２７，３５，３７の個数（磁極数）は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成に応じて適宜変更してもよい。
・上記実施形態のロータ１１において、各相の界磁磁石２３の磁化方向を全て同じ向きで構成してもよい。

・上記実施形態では、界磁磁石２３をフェライト磁石としたが、これ以外に例えば、ネオジム磁石としてもよい。
・上記実施形態では、ステータ１２の内側にロータ１１が配置されたインナーロータ型のブラシレスモータ１０に適用したが、アウターロータ型のモータに適用してもよい。

１０…ブラシレスモータ、１１…ロータ、１２…ステータ、２１…第１ロータコア、２２…第２ロータコア、２３…界磁磁石、２５…第１ロータ側爪状磁極、２７…第２ロータ側爪状磁極、３１…第１ステータコア、３２…第２ステータコア、３３…コイル部、３５…第１ステータ側爪状磁極、３７…第２ステータ側爪状磁極、Ｍｕ１…第１のＵ相モータ部（単一モータ部）、Ｍｖ…Ｖ相モータ部（単一モータ部）、Ｍｗ…Ｗ相モータ部（単一モータ部）、Ｍｕ２…第２のＵ相モータ部（単一モータ部）、Ｒｕ１…第１Ｕ相ロータ部、Ｒｖ…Ｖ相ロータ部、Ｒｗ…Ｗ相ロータ部、Ｒｕ２…第２Ｕ相ロータ部、Ｓｕ１…第１Ｕ相ステータ部、Ｓｖ…Ｖ相ステータ部、Ｓｗ…Ｗ相ステータ部、Ｓｕ２…第２Ｕ相ステータ部。

Claims (3)

1. 周方向に複数のロータ側爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる一対のロータコアの間に界磁磁石を配置し、前記各ロータ側爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させるロータ部と、
   周方向に複数のステータ側爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされる一対のステータコアの間にコイル部を配置し、該コイル部への通電に基づき前記ステータ側爪状磁極の極性を切替可能なステータ部と
   からなる単一モータ部を軸方向に複数段に配列してなるモータであって、
   複数の前記単一モータ部は、（ｎ＋１）個のＵ相用の単一モータ部と、ｎ個のＶ相用の単一モータ部と、ｎ個のＷ相用の単一モータ部とからなり、軸方向両端の段には前記Ｕ相用の単一モータ部が配置されていることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記Ｖ相用の単一モータ部の軸方向両側には、前記Ｕ相用の単一モータ部と前記Ｗ相用の単一モータ部がそれぞれ配置され、
   前記Ｗ相用の単一モータ部の軸方向両側には、前記Ｕ相用の単一モータ部と前記Ｖ相用の単一モータ部がそれぞれ配置されていることを特徴とするモータ。
3. 請求項２に記載のモータにおいて、
   前記単一モータ部は、軸方向に順に前記Ｕ相用の単一モータ部、前記Ｖ相用の単一モータ部、前記Ｗ相用の単一モータ、前記Ｕ相用の単一モータ部の４段に配列されていることを特徴とするモータ。