JP2016082777A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ磁束を調整して磁気バランスを良好とすることが可能なモータを提供する。【解決手段】爪状磁極３２，４２の背面に生じる隙間に配置される背面磁石部５３，５４を備える。第１ロータコア３０のコアベース３１が軸方向において第２ロータコア４０のコアベース４１よりもヨークハウジング１３側に配置されるとき、第２ロータコア４０の爪状磁極４２の背面に位置する背面磁石部５４は第１ロータコア３０の爪状磁極３２の背面に位置する背面磁石部５３よりも径方向に厚い。【選択図】図４

Description

本発明は、ケース内にステータとロータとを収容するモータに関する。

従来、モータに使用されるロータとして、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされるロータコアを備え、それらの間に界磁磁石を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる所謂永久磁石界磁のランデル型構造のロータが知られている。

また、ランデル型構造のロータにおいては、モータの高出力化を図るために、爪状磁極の背面に、磁路を整流するための背面磁石を配置したものも提案されている（例えば特許文献１参照）。このようなモータは、有底筒状のヨークハウジングとこのヨークハウジングの一端に設けられるエンドフレームとを有するケース内に、前記ロータと前記ステータとが収容されている。

特開２０１２−１１５０８５号公報

ところで、上記のようなモータでは、ロータの軸方向一端面側に磁性体のヨークハウジングが位置し、ロータの軸方向他端面側に樹脂製のエンドフレームが位置することとなる。この場合、ロータの界磁磁石からの磁束の一部がケース側（ヨークハウジング側）に漏れてしまい、Ｎ極とＳ極とで磁束量のバランス（磁気バランス）が崩れる虞がある。

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、漏れ磁束を調整して磁気バランスを良好とす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、ステータコア及び巻線を有するステータと、それぞれ略円板状のコアベースの外周部に周方向に複数の爪状磁極が形成される第１及び第２ロータコア、及び該第１及び第２ロータコアに軸方向に挟まれてそれらの爪状磁極を互いに異なる磁極として機能させる界磁磁石を有するロータと、有底筒状で磁性体のヨークハウジング及び該ヨークハウジングの開口部を閉塞する蓋部を有し、前記ヨークハウジング内に前記ステータ及び前記ロータが収容されるケースとを備えたモータであって、前記爪状磁極の背面に生じる隙間に配置される背面磁石部を備え、前記第２ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる前記背面磁石部と前記第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる前記背面磁石部との大きさが異なる。

この構成によれば、第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部と第２ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部との大きさが異なるため、各背面磁石部が有する磁束量の調整や、爪状磁極とヨークハウジングとの軸方向における離間距離を調整することができる。ここで、第１ロータコアのコアベースが軸方向において第２ロータコアのコアベースよりも前記ヨークハウジング側に配置されるとき、第１ロータコアのコアベースとヨークハウジングとの間で漏れ磁束が発生し易い。そこで、例えば、第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部を第２ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部よりも厚くすることで、第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部の磁束量が相対的に多くなるため漏れ磁束が発生しても磁気バランスを良好とすることができる。また、第２ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部とヨークハウジングとの間においても漏れ磁束が発生し易い。このため、例えば、漏れ磁束が発生し易い第２ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部を第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部よりも軸方向において短くすることで、ヨークハウジング（ステータ）と背面磁石部との間の磁気抵抗が高くなり、漏れ磁束が抑えられ、両磁極間での磁気バランスを良好とすることができる。

上記モータにおいて、前記第１ロータコアのコアベースが軸方向において第２ロータコアのコアベースよりも前記ヨークハウジング側に配置されるとき、前記第１ロータコアの爪状磁極の背面に位置する背面磁石部は前記第２ロータコアの爪状磁極の背面に位置する背面磁石部よりも径方向に厚いことが好ましい。

この構成によれば、第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部を第２ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部よりも厚くすることで、第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部の磁束量が相対的に多くなるため漏れ磁束が発生しても磁気バランスを良好とすることができる。

上記モータにおいて、前記第１ロータコアのコアベースが軸方向において第２ロータコアのコアベースよりも前記ヨークハウジング側に配置されるとき、前記第２ロータコアの爪状磁極の背面に位置する背面磁石部は前記第１ロータコアの爪状磁極の背面に位置する背面磁石部よりも軸方向に短いことが好ましい。

この構成によれば、漏れ磁束が発生し易い第２ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部を第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる背面磁石部よりも軸方向において短くすることで、ヨークハウジング（ステータ）と背面磁石部との間の磁気抵抗が高くなり、漏れ磁束が抑えられ、両磁極間での磁気バランスを良好とすることができる。

上記モータにおいて、前記第１ロータコアの爪状磁極は、前記第２ロータコアの爪状磁極よりも軸方向に長いことが好ましい。
この構成によれば、磁性体であるヨークハウジングと軸方向において近い第１ロータコアのコアベースからヨークハウジング側に磁束が漏れやすくなるが、第１ロータコアの爪状磁極を長くすることで、爪状磁極とステータとの間の磁気抵抗が小さくなるため、ヨークハウジング側への漏れ磁束を低減することができる。これにより、出力特性を向上させることが可能となる。また、ヨークハウジングから比較的遠い第２ロータコアについては、ヨークハウジングへの漏れ磁束が少ないため、第１ロータコアの爪状磁極と第２ロータコアの爪状磁極の軸方向長さを同一とした場合には、第２ロータコアの爪状磁極とステータ間における磁束量が、第１ロータコアの爪状磁極とステータ間に磁束量よりも多くなりやすい。すなわち、両磁極間での磁束のアンバランスが生じることとなる。このため、第１ロータコアの爪状磁極よりも第２ロータコアの爪状磁極の軸方向長さを短くすることで、第２ロータコアの爪状磁極とステータ間の磁気抵抗が高くなり、両磁極間での磁束のアンバランスをより抑えて、両磁極間での磁気バランスを良好とすることが可能となる。

上記モータにおいて、前記第２ロータコアの爪状磁極先端面と前記ヨークハウジングとの軸方向における離間距離が、前記第１ロータコアのコアベースの軸方向端面と前記ヨークハウジングとの軸方向における距離よりも長いことが好ましい。

この構成によれば、第２ロータコアの爪状磁極先端面とヨークハウジングとの軸方向における距離が確保できるため、爪状磁極先端面からヨークハウジング側への漏れ磁束を抑えてステータ側への鎖交磁束量を増加させることが可能となる。

上記モータにおいて、前記背面磁石部は、前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との間において周方向に生じる隙間に配置された極間磁石部と一体形成されることが好ましい。

この構成によれば、背面磁石部は極間磁石部と一体形成されるため、部品点数の増加を抑えることができる。

本発明のモータによれば、漏れ磁束を調整して磁気バランスを良好とすることが可能となる。

第１実施形態におけるモータの断面図である。 同上におけるモータの平面図である。 同上におけるロータの斜視図である。 同上におけるロータの断面図であって図３における４−４断面図である。 同上におけるロータの分解斜視図である。 同上における整流磁石と環状磁石の平面図である。 別例における整流磁石と環状磁石の平面図である。 別例における整流磁石と環状磁石の平面図である。 別例における整流磁石と環状磁石の平面図である。 第２実施形態におけるモータの断面図である。 同上におけるロータの断面図である。 同上における整流磁石の斜視図である。 同上における整流磁石を平面状に展開して示す展開図である。

（第１実施形態）
以下、モータの第１実施形態について説明する。
図１に示すように、モータとしてのブラシレスモータ１１のケース１２は、略有底円筒状に形成されたヨークハウジング１３と、このヨークハウジング１３のフロント側（図１中、左側）の開口部を閉塞する蓋部としてのエンドプレート１４とを有している。前記ヨークハウジング１３は例えば磁性体の鉄で構成される。また、前記エンドプレート１４は例えば非磁性体の樹脂材料で構成される。

図１に示すように、ヨークハウジング１３の内周面にはステータ１６が固定されている。ステータ１６は、径方向内側に延びる複数のティース１７ａを有するステータコア１７と、ステータコア１７のティース１７ａにインシュレータ１９を介して巻回される巻線２０とを備えている。ステータ１６は、外部の制御回路Ｓから巻線２０に駆動電流が供給されることで回転磁界を発生する。

図２に示すようにステータコア１７は、計１２個のティース１７ａを有している。従って、ティース１７ａ間に形成されるスロット１７ｂの数も１２個とされている。
図２に示すようにティース１７ａは、巻回部１８ａと、巻回部１８ａの径方向内側の端部から周方向両側に突出する突出部１８ｂとを備える。巻回部１８ａは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線２０が集中巻にて巻回されている。

図１に示すように、ブラシレスモータ１１のロータ２１は回転軸２２を有し、ステータ１６の内側に配置されている。回転軸２２は非磁性体の金属シャフトであって、ヨークハウジング１３の底部１３ａの軸受保持部１３ｂ及びエンドプレート１４の軸受保持部１４ａに支持された軸受２３，２４により回転可能に支持されている。

図３〜図５に示すように、ロータ２１は、前記回転軸２２が圧入されることで互いの軸方向の間隔が保持されつつ回転軸２２に固定される第１及び第２ロータコア３０，４０と、各ロータコア３０，４０の軸方向の間に介在される界磁磁石としての環状磁石５０と、整流磁石５２とを備える。

図３〜図５に示すように、第１ロータコア３０は、略円板状のコアベース３１を有し、その略中心位置に貫通孔３１ａが貫通形成されている。貫通孔３１ａの軸方向一方側の外周部には、略円筒状のボス部３１ｂが突出形成されている。本実施形態では、バーリング加工により、貫通孔３１ａとボス部３１ｂとを同時に形成している。なお、ボス部３１ｂの外径は、回転軸２２の一側を回転可能に支持する軸受２３の外径、即ち、ヨークハウジング１３に設けた軸受２３を収容固定する軸受保持部１３ｂの内径よりも短く形成されている。

図１に示すように、貫通孔３１ａ（ボス部３１ｂ）には回転軸２２が圧入されてコアベース３１が回転軸２２に対して圧着固定される。このとき、ボス部３１ｂが形成されることによって、コアベース３１は、回転軸２２に対して強固に圧着固定される。そして、このコアベース３１が回転軸２２に圧着固定されたとき、ボス部３１ｂは、軸受保持部１３ｂに収容固定された軸受２３に対して軸方向において離間するように配置されている。

第１ロータコア３０のコアベース３１の外周面３１ｃには、等間隔に複数（本実施形態では４つ）の爪状磁極３２が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出して形成されている。詳しくは、爪状磁極３２は、コアベース３１の外周部から径方向外側に突出した突出部３３と、該突出部３３の先端に設けられ軸方向に延びる爪部３４とを有する。

爪状磁極３２の周方向両端面３２ａ，３２ｂは、径方向に延びる（軸方向から見て径方向に対して傾斜していない）平坦面となっている。そして、各爪状磁極３２の周方向の角度、即ち周方向両端面３２ａ，３２ｂ間の角度は、周方向に隣り合う爪状磁極同士の隙間の角度より小さく設定されている。

また、爪部３４の径方向外側面ｆ１は、軸直交方向断面形状が回転軸２２の中心軸線Ｌを中心とする同心円形状の円弧面を有し、その径方向外側面ｆ１に第１補助溝３５と、第２補助溝３６との２つの溝を有している。第１補助溝３５及び第２補助溝３６は、径方向外側面ｆ１の周方向中心から両側にそれぞれ同角度だけ周方向にずれた位置に形成されている。第１補助溝３５及び第２補助溝３６は、軸直交方向断面が略コ字状をなすように形成される。

また、第１ロータコア３０のコアベース３１には、４個の装着孔３７が中心軸線Ｌを中心とする同心円上に等角度の間隔で貫通形成されている。
図３〜図５に示すように、第２ロータコア４０は、第１ロータコア３０と同一材質及び同形状となるよう構成される。

第２ロータコア４０は、略円板状のコアベース４１を有し、その略中心位置に貫通孔４１ａが貫通形成されている。貫通孔４１ａの軸方向他方側の外周部には、略円筒状のボス部４１ｂが突出形成されている。本実施形態では、バーリング加工により、貫通孔４１ａとボス部４１ｂとを同時に形成している。なお、ボス部４１ｂの外径は、回転軸２２の一側を回転可能に支持する軸受２４の外径、即ち、エンドプレート１４に設けた軸受２４を収容固定する軸受保持部１４ａの内径よりも短く形成されている。

貫通孔４１ａ（ボス部４１ｂ）には回転軸２２が圧入されてコアベース４１が回転軸２２に対して圧着固定される。このとき、ボス部４１ｂが形成されることによって、コアベース４１は、回転軸２２に対して強固に圧着固定される。そして、このコアベース４１が回転軸２２に圧着固定されたとき、ボス部４１ｂは、軸受保持部１４ａに収容固定された軸受２４に対して軸方向において離間するように配置されている。

第２ロータコア４０のコアベース４１の外周面４１ｃには、等間隔に複数（本実施形態では４つ）の爪状磁極４２が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出して形成されている。詳しくは、爪状磁極４２は、コアベース４１の外周部から径方向外側に突出した突出部４３と、該突出部４３の先端に設けられ軸方向に延びる爪部４４とを有する。

爪状磁極４２の周方向両端面４２ａ，４２ｂは、径方向に延びる（軸方向から見て径方向に対して傾斜していない）平坦面となっている。そして、各爪状磁極４２の周方向の角度、即ち周方向両端面４２ａ，４２ｂ間の角度は、周方向に隣り合う爪状磁極同士の隙間の角度より小さく設定されている。

また、爪部４４の径方向外側面ｆ２は、軸直交方向断面形状が回転軸２２の中心軸線Ｌを中心とする同心円形状の円弧面を有し、その径方向外側面ｆ２に第１補助溝４５と、第２補助溝４６との２つの溝を有している。第１補助溝４５及び第２補助溝４６は、径方向外側面ｆ２の周方向中心から両側にそれぞれ同角度だけ周方向にずれた位置に形成されている。第１補助溝４５及び第２補助溝４６は、軸直交方向断面が略コ字状をなすように形成される。

また、第２ロータコア４０のコアベース４１には、４個の装着孔４７が中心軸線Ｌを中心とする同心円上に等角度の間隔で貫通形成されている。なお、この装着孔４７は、センサマグネット６２を保持する支持プレート６１の突起６１ｃが挿通されることで支持プレート６１を装着するために設けられている。

そして、各ロータコア３０，４０は、その貫通孔３１ａ，４１ａに回転軸２２が圧入されるとともに、各コアベース３１，４１の軸方向の外側（相反する側）の距離が予め設定された距離となるように回転軸２２に対して圧入固定される。この際、第２ロータコア４０は、爪状磁極４２が周方向に隣り合う他方の第１ロータコア３０の爪状磁極３２間に配置されるようにして、且つコアベース４１とコアベース３１との軸方向の間に環状磁石５０が配置（挟持）されるようにしてロータコア３０に対して組み付けられている。

図４〜図６に示すように、環状磁石５０は、円盤状の永久磁石であって、その中央部に貫通孔５０ａが形成されている。環状磁石５０は、その貫通孔５０ａに円筒状のスリーブ５１が挿通されている。スリーブ５１は、非磁性体よりなり、本実施形態では回転軸２２と同じステンレス製にて形成されている。スリーブ５１の外周面と環状磁石５０の貫通孔５０ａの内周面は磁束を通さない硬化性樹脂からなる接着剤にて接着固定される。

環状磁石５０の外径は、第１ロータコア３０のコアベース３１及び第２ロータコア４０のコアベース４１の外径と一致するように設定されている。従って、環状磁石５０の外周面５０ｂが第１ロータコア３０のコアベース３１の外周面３１ｃと第２ロータコア４０のコアベース４１の外周面４１ｃと面一となる。

環状磁石５０は、第１ロータコア３０の爪状磁極３２をＮ極として機能させ、第２ロータコア４０の爪状磁極４２をＳ極として機能させるように、軸方向に磁化されている。即ち、本実施形態のロータ２１は、界磁磁石としての環状磁石５０を用いた所謂ランデル型構造のロータである。ロータ２１は、Ｎ極となる４つの爪状磁極３２と、Ｓ極となる４つの爪状磁極４２とが周方向に交互に配置されており、極数が８極（極対数が４個）となる。すなわち、本実施形態では、ロータ２１の極数が「８」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されている。

図４〜図６に示すように、整流磁石５２は、背面磁石部５３，５４と極間磁石部５５とを有し、背面磁石部５３，５４及び極間磁石部５５のそれぞれで漏れ磁束を抑えるように磁化された極異方性磁石である。なお、環状磁石５０と整流磁石５２とは、異なる材料で構成される。具体的には、環状磁石５０は、例えば異方性の焼結磁石であり、例えばフェライト磁石、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石、ネオジム磁石、アルニコ（ＡｌＮｉＣｏ）磁石等で構成される。整流磁石５２は、例えばボンド磁石（プラスチックマグネット、ゴムマグネット等）であり、例えばフェライト磁石、サマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）系磁石、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）系磁石、ネオジム磁石、アルニコ（ＡｌＮｉＣｏ）磁石などで構成される。

一方の背面磁石部５３は、第１ロータコア３０の爪状磁極３２（爪部３４）の背面３４ａと、第２ロータコア４０のコアベース４１の外周面４１ｃとの間に配置される。そして、背面磁石部５３は、爪部３４の背面３４ａ（内周面）に当接する側がその爪部３４と同極のＳ極に、第２ロータコア４０のコアベース４１の外周面４１ｃに当接する側がそのコアベース４１と同極のＮ極となるように径方向成分を主として磁化されている。

他方の背面磁石部５４は、第２ロータコア４０の爪状磁極４２（爪部４４）の背面４４ａと、第１ロータコア３０のコアベース３１の外周面３１ｃとの間に配置される。そして、背面磁石部５４は、爪部４４の背面４４ａ（内周面）に当接する側がその爪部４４と同極のＮ極に、第１ロータコア３０のコアベース３１の外周面３１ｃに当接する側がそのコアベース３１と同極のＳ極となるように径方向成分を主として磁化されている。

図６に示すように、背面磁石部５３は、背面磁石部５３と体積が異なるように自身の径方向における厚さＴ１が背面磁石部５４の径方向における厚さＴ２よりも厚く（Ｔ１＞Ｔ２）なるように形成される。より具体的には、背面磁石部５３の径方向外側面５３ａと背面磁石部５４の径方向外側面５４ａとは、整流磁石５２の径方向中心（中心軸線Ｌ）を中心として同心円上となるように形成される。そして、背面磁石部５３の径方向内側面５３ｂと前記径方向中心（中心軸線Ｌ）との距離Ｌ１が、背面磁石部５４の径方向内側面５４ｂと前記径方向中心（中心軸線Ｌ）との距離Ｌ２よりも短くなるように形成される。このため、例えば整流磁石５２の径方向内側に環状磁石５０を配置した際に、背面磁石部５４の径方向内側面５４ｂと環状磁石５０の外周面５０ｂとの間に隙間Ｇが設けられることとなる。また、環状磁石５０と各コアベース３１，４１とは外径が略同じであるため、図２及び図３に示すように、コアベース３１の外周面３１ｃとの間にも隙間Ｇが設けられることとなる。

極間磁石部５５は、第１爪状磁極３２と第２爪状磁極４２との周方向の間に配置されている。極間磁石部５５は、周方向において第１爪状磁極３２側がＮ極に、第２爪状磁極４２側がＳ極となるように周方向成分を主として磁化されている。

図１に示すように、ロータ２１のエンドプレート１４側の端面（第２ロータコア４０のコアベース４１の端面）には、センサマグネット６２を保持する支持プレート６１が固定されている。なお、支持プレート６１は、非磁性体にて形成されている。

図１に示すように、支持プレート６１は、円板状のベース部６１ａを有している。ベース部６１ａはその中心部に回転軸２２を貫通させる貫通孔が形成されている。ベース部６１ａの第２ロータコア４０側の面には、等角度間隔で４個の突起６１ｃ（図１では１つのみ図示）がプレス加工にて突出形成されている。各突起６１ｃは、第２ロータコア４０のコアベース４１に形成された装着孔４７にそれぞれ嵌着する。このとき、ベース部６１ａは、第２ロータコア４０のコアベース４１の端面と軸方向に当接するとともに、整流磁石５２の一部（背面磁石部５３及び極間磁石部５５の軸方向端面）と軸方向に当接する。

ベース部６１ａの外周縁部には、円筒壁６１ｂがロータ２１とは反対側（エンドプレート１４側）に向かって軸方向に延出形成されている。円筒壁６１ｂの外径は、ロータ２１の外径と略等しく形成されている。

図１に示すように、円筒壁６１ｂの内周面には、リング形状のセンサマグネット６２が設けられている。なお、センサマグネット６２は、その径方向外側面が円筒壁６１ｂの内周面に接着剤にて固定されている。このとき、円環状のセンサマグネット６２の中心軸が、回転軸２２の中心軸線Ｌと一致するように、センサマグネット６２は支持プレート６１に対して固定される。このように、センサマグネット６２は、ロータ２１と一体回転可能に構成されている。

エンドプレート１４には、前記センサマグネット６２と軸方向に対向するホールＩＣなどの磁気センサ６３が設けられている。この磁気センサ６３は、センサマグネット６２のＮ極とＳ極の磁界を感知するとそれぞれＨレベルの検出信号とＬレベルの検出信号とを前記制御回路Ｓに出力する。

次に、上記のように構成されたブラシレスモータ１１の作用について説明する。
制御回路Ｓから巻線２０に３相の駆動電流が供給されると、ステータ１６にて回転磁界が発生され、ロータ２１が回転駆動される。この際、磁気センサ６３と対向するセンサマグネット６２が回転することで、磁気センサ６３から出力される検出信号のレベルがロータ２１の回転角度（位置）に応じて切り替わり、その検出信号に基づいて制御回路Ｓから巻線２０に最適なタイミングで切り替わる３相の駆動電流が供給される。これにより、良好に回転磁界が発生され、ロータ２１が良好に連続して回転駆動される。

ここで、第１ロータコア３０のコアベース３１が第２ロータコア４０のコアベース４１よりも軸方向においてヨークハウジング１３の底部１３ａに近い。これによって、第１ロータコア３０のコアベース３１とヨークハウジング１３（底部１３ａ）との間で漏れ磁束が発生し易い。そこで、第１ロータコア３０の爪状磁極３２（爪部３４）の背面に設けられる背面磁石部５３の厚さＴ１を第２ロータコア４０の爪状磁極４２（爪部４４）の背面に設けられる背面磁石部５４の厚さＴ２よりも厚くすることで、背面磁石部５４が有する磁束量よりも背面磁石部５３が有する磁束量を多くしている。これによって、第１ロータコア３０のコアベース３１と底部１３ａとの間で漏れ磁束が発生しても磁気バランスを良好とすることができる。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）第１ロータコア３０の爪状磁極３２の背面に設けられる背面磁石部５３を第２ロータコア４０の爪状磁極４２の背面に設けられる背面磁石部５４よりも厚くする。これによって、第１ロータコア３０の爪状磁極３２の背面に設けられる背面磁石部５３の磁束量が相対的に多くなるため漏れ磁束が発生しても磁気バランスを良好とすることができる。

（２）背面磁石部５３，５４は極間磁石部５５と一体形成されるため、部品点数の増加を抑えることができる。
（第２実施形態）
次に、モータの第２実施形態について説明する。

本実施形態のモータは、第１実施形態と比較してロータの構成が異なるものであり、ステータについては同じ構成である。このため、主にロータについて説明し、その他の構成については同じ符号を付して説明の一部又は全部を割愛する。

図１０及び図１１に示すように、ブラシレスモータ１１のロータ２１は回転軸２２を有し、ステータ１６の内側に配置されている。回転軸２２は非磁性体の金属シャフトであって、ヨークハウジング１３の底部１３ａの軸受保持部１３ｂ及びエンドプレート１４の軸受保持部１４ａに支持された軸受２３，２４により回転可能に支持されている。

図１１に示すように、ロータ２１は、前記回転軸２２が圧入されることで互いの軸方向の間隔が保持されつつ回転軸２２に固定される第１及び第２ロータコア３０，４０と、各ロータコア３０，４０の軸方向の間に介在される界磁磁石としての環状磁石５０と、整流磁石１００とを備える。

第１ロータコア３０のコアベース３１の外周面３１ｃには、等間隔に複数（本実施形態では４つ）の爪状磁極３２が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出して形成されている。詳しくは、爪状磁極３２は、コアベース３１の外周部から径方向外側に突出した突出部３３と、該突出部３３の先端に設けられ軸方向に延びる爪部３４とを有する。

第２ロータコア４０のコアベース４１の外周面４１ｃには、等間隔に複数（本実施形態では４つ）の爪状磁極４２が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出して形成されている。詳しくは、爪状磁極４２は、コアベース４１の外周部から径方向外側に突出した突出部４３と、該突出部４３の先端に設けられ軸方向に延びる爪部４４とを有する。

また、第１ロータコア３０の爪状磁極３２（爪部３４）は、その軸方向長さＬ３が第２ロータコア４０の爪状磁極４２（爪部４４）の軸方向長さＬ４よりも軸方向に長い構成とされる。このため、各ロータコア３０，４０のコアベース３１，４１と環状磁石５０とを組み付けた状態で、第２ロータコア４０の爪状磁極４２（爪部４４）の先端面４４ｂは、第１ロータコア３０のコアベース３１の軸方向端面３１ｄよりも軸方向において反ヨークハウジング１３側に位置することとなる。その結果、第２ロータコア４０の爪状磁極４２（爪部４４）の先端面４４ｂとヨークハウジング１３の軸方向における離間距離Ｄ１が、第１ロータコア３０のコアベース３１の軸方向端面３１ｄとヨークハウジング１３との軸方向における離間距離Ｄ２よりも長くなる。

そして、各ロータコア３０，４０は、その貫通孔３１ａ，４１ａに回転軸２２が圧入されるとともに、各コアベース３１，４１の軸方向の外側（相反する側）の距離が予め設定された距離となるように回転軸２２に対して圧入固定される。この際、第２ロータコア４０は、爪状磁極４２が周方向に隣り合う他方の第１ロータコア３０の爪状磁極３２間に配置されるようにして、且つコアベース４１とコアベース３１との軸方向の間に環状磁石５０が配置（挟持）されるようにしてロータコア３０に対して組み付けられている。

図１１に示すように、環状磁石５０は、円盤状の永久磁石であって、その中央部に貫通孔５０ａが形成されている。環状磁石５０は、その貫通孔５０ａに円筒状のスリーブ５１が挿通されている。スリーブ５１は、非磁性体よりなり、本実施形態では回転軸２２と同じステンレス製にて形成されている。スリーブ５１の外周面と環状磁石５０の貫通孔５０ａの内周面は磁束を通さない硬化性樹脂からなる接着剤にて接着固定される。環状磁石５０は、第１ロータコア３０の爪状磁極３２をＮ極として機能させ、第２ロータコア４０の爪状磁極４２をＳ極として機能させるように、軸方向に磁化されている。即ち、本実施形態のロータ２１は、界磁磁石としての環状磁石５０を用いた所謂ランデル型構造のロータである。

図１２及び図１３に示すように、整流磁石１００は、背面磁石部１０１，１０２と極間磁石部５５とを有し、背面磁石部１０１，１０２及び極間磁石部５５のそれぞれで漏れ磁束を抑えるように磁化された極異方性磁石である。環状磁石５０と整流磁石１００とは、上記第１実施形態と同様な材料で構成される。

一方の背面磁石部１０１は、第１ロータコア３０の爪状磁極３２（爪部３４）の背面３４ａと、第２ロータコア４０のコアベース４１の外周面４１ｃとの間に配置される。そして、背面磁石部１０１は、爪部３４の背面３４ａ（内周面）に当接する側がその爪部３４と同極のＳ極に、第２ロータコア４０のコアベース４１の外周面４１ｃに当接する側がそのコアベース４１と同極のＮ極となるように径方向成分を主として磁化されている。

他方の背面磁石部１０２は、第２ロータコア４０の爪状磁極４２（爪部４４）の背面４４ａと、第１ロータコア３０のコアベース３１の外周面３１ｃとの間に配置される。そして、背面磁石部１０２は、爪部４４の背面４４ａ（内周面）に当接する側がその爪部４４と同極のＮ極に、第１ロータコア３０のコアベース３１の外周面３１ｃに当接する側がそのコアベース３１と同極のＳ極となるように径方向成分を主として磁化されている。

図１３に示すように、背面磁石部１０２は、背面磁石部１０１と体積が異なるように自身の軸方向における長さＬ６が背面磁石部１０１の軸方向における長さＬ５よりも短く（Ｌ５＞Ｌ６）なるように形成される。

極間磁石部５５は、第１爪状磁極３２と第２爪状磁極４２との周方向の間に配置されている。極間磁石部５５は、周方向において第１爪状磁極３２側がＮ極に、第２爪状磁極４２側がＳ極となるように周方向成分を主として磁化されている。

次に、上記のように構成されたブラシレスモータ１１の作用について説明する。
制御回路Ｓから巻線２０に３相の駆動電流が供給されると、ステータ１６にて回転磁界が発生され、ロータ２１が回転駆動される。この際、磁気センサ６３と対向するセンサマグネット６２が回転することで、磁気センサ６３から出力される検出信号のレベルがロータ２１の回転角度（位置）に応じて切り替わり、その検出信号に基づいて制御回路Ｓから巻線２０に最適なタイミングで切り替わる３相の駆動電流が供給される。これにより、良好に回転磁界が発生され、ロータ２１が良好に連続して回転駆動される。

ここで、本実施形態では、第１ロータコア３０の爪状磁極３２背面の背面磁石部１０１の軸方向長さＬ５よりも第２ロータコア４０の爪状磁極４２背面の背面磁石部１０２の軸方向長さＬ６を短くすることで、第２ロータコア４０の爪状磁極４２とヨークハウジング１３との距離を長くして漏れ磁束が抑えられるようになっている。これにより、両磁極間での磁束のアンバランスが抑えられている。

また、第１ロータコア３０の爪状磁極３２を第２ロータコア４０の爪状磁極４２よりも軸方向において長くなるような構成とされる。これにより、第１ロータコア３０の爪状磁極３２とステータ１６との間の磁気抵抗が、第２ロータコア４０の爪状磁極４２とステータ１６との間の磁気抵抗よりも低くなる。ここで、ヨークハウジング１３と軸方向において近い第１ロータコア３０のコアベース３１からヨークハウジング１３側に磁束が漏れやすくなる。しかしながら、前述したように第１ロータコア３０の爪状磁極３２を第２ロータコア４０の爪状磁極４２よりも軸方向において長くすることで、相対的に磁気抵抗が低くなるためヨークハウジング１３側に磁束が漏れることが抑えられている。更に、ヨークハウジング１３から比較的遠い第２ロータコア４０については、ヨークハウジング１３への漏れ磁束が少ない。このため、第１ロータコア３０の爪状磁極３２と第２ロータコア４０の爪状磁極４２の軸方向長さを同一とした場合には、第２ロータコア４０の爪状磁極４２とステータ１６間における磁束量が、第１ロータコア３０の爪状磁極３２とステータ１６間の磁束量よりも多くなりやすい。すなわち、両磁極間での磁束のアンバランスが生じることとなる。このため、第１ロータコア３０の爪状磁極３２よりも第２ロータコア４０の爪状磁極４２の軸方向長さを短くすることで、第２ロータコア４０の爪状磁極４２とステータ１６間の磁気抵抗が高くなり、両磁極間での磁束のアンバランスを抑えられている。

次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）漏れ磁束が発生し易い第２ロータコア４０の爪状磁極４２の背面に設けられる背面磁石部１０２を第１ロータコア３０の爪状磁極３２の背面に設けられる背面磁石部１０１よりも軸方向において短くする。これにより、ヨークハウジング１３と背面磁石部１０２との間が離間されて漏れ磁束の発生が抑えられ、両磁極間での磁気バランスを良好とすることができる。

（２）磁性体であるヨークハウジング１３と軸方向において近い第１ロータコア３０のコアベース３１からヨークハウジング１３側に磁束が漏れやすくなるが、第１ロータコア３０の爪状磁極３２を長くすることで、爪状磁極３２とステータ１６との間の径方向における磁気抵抗が小さくなる。このため、ヨークハウジング１３側への漏れ磁束を低減することができる。これにより、出力特性を向上させることが可能となる。また、ヨークハウジング１３から比較的遠い第２ロータコア４０については、ヨークハウジング１３への漏れ磁束が少ない。このため、第１ロータコア３０の爪状磁極３２と第２ロータコア４０の爪状磁極４２の軸方向長さを同一とした場合には、第２ロータコア４０の爪状磁極４２とステータ１６間における磁束量が、第１ロータコア３０の爪状磁極３２とステータ１６間における磁束量よりも多くなりやすい。すなわち、両磁極間での磁束のアンバランスが生じることとなる。このため、第１ロータコア３０の爪状磁極３２よりも第２ロータコア４０の爪状磁極４２の軸方向長さを短くすることで、第２ロータコア４０の爪状磁極４２とステータ１６間の磁気抵抗が高くなり、両磁極間での磁束のアンバランスをより抑えて、両磁極間での磁気バランスを良好とすることが可能となる。

（３）第２ロータコア４０の爪状磁極４２先端面４４ｂとヨークハウジング１３との軸方向における距離が確保できるため、爪状磁極４２先端面４４ｂからヨークハウジング１３側への漏れ磁束を抑えてステータ１６側への鎖交磁束量を増加させることが可能となる。

（４）背面磁石部１０１，１０２は極間磁石部５５と一体形成されるため、部品点数の増加を抑えることができる。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。

・上記各実施形態では、整流磁石５２，１００を極異方性磁石で構成したが、これに限らない。
図７に示すように、整流磁石５２の極間磁石部５５の磁気配向方向を周方向、背面磁石部５３，５４の磁気配向方向を径方向となるように着磁してもよい。

・上記各実施形態では、環状磁石５０の外周面５０ｂを円形状となるように構成したが、これに限らない。
例えば、図８に示すように、環状磁石５０の外周面５０ｂに突部５０ｃを設けて、相対的に薄くした背面磁石部５４と当接して前記隙間Ｇを埋めるような構成を採用してもよい。このような構成とすることで、主磁束成分を増やすことができる。

また、図９に示すように、背面磁石部５３の周方向略中心を最も厚くして周方向外側ほど徐々に薄くなるように構成し、背面磁石部５４の周方向略中心を最も薄くして周方向外側ほど徐々に厚くなるような構成を採用してもよい。この場合、極間磁石部５５は隣接する背面磁石部５３，５４と連続するように厚さが徐々に変化する構成を採用することが好ましい。また、図９において実線で示すように、環状磁石５０は各背面磁石部５３，５４及び極間磁石部５５に倣った形状を採用してもよい。また、図９において破線で示すように環状磁石５０の外周面５０ｂを円形状として、背面磁石部５４の最も厚い部位である周方向略中心と内接する構成を採用してもよい。

・上記各実施形態では、極間磁石部５５と背面磁石部５３，５４，１０１，１０２とを一体形成する構成を採用したが、極間磁石部５５と背面磁石部５３，５４，１０１，１０２とを別体としてもよい。

・上記各実施形態では、極間磁石部５５を設ける構成を採用したが、極間磁石部５５を省略した構成を採用してもよい。
・上記各実施形態では、支持プレート６１及びセンサマグネット６２はロータ２１に支持されているが、センサマグネット６２が回転軸２２と一体回転可能な構成であればよい。一例として、支持プレート６１をロータ２１（第２ロータコア４０）に対して軸方向に間隔を開けて回転軸２２に固定（例えば、圧入固定）してもよい。

・上記各実施形態では、スリーブ５１と環状磁石５０とを、磁束を通さない硬化性樹脂よりなる接着剤にて接着固定したが、これに限らず、磁束を通す接着剤にてスリーブ５１と環状磁石５０とを固定してもよい。

・上記各実施形態では、非磁性体のスリーブ５１をステンレス製としたが、非磁性であればよく、ステンレスの他に例えばアルミ製や樹脂製としてもよい。
・上記実施形態では、スリーブ５１を環状磁石５０と回転軸２２との間に介在させる構成を採用したが、スリーブ５１を省略した構成を採用してもよい。この場合、環状磁石５０を回転軸２２に直接固定する構成を採用することが可能である。

・上記各実施形態では、ロータ２１の極数が「８」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されたブラシレスモータに具体化したが、ロータ２１の極数やステータ１６のティース１７ａの数は変更してもよい。例えば、ロータ２１の極数が「８」に設定され、ステータ１６のティース１７ａの数が「１２」に設定されたブラシレスモータに具体化してもよい。

・上記各実施形態では、ステータ１６のティース１７ａに巻線２０を巻装する構成としたが、これに限らない。例えば、周方向に複数の爪状磁極をそれぞれ有して組み合わされるステータコアを備え、それらの間に巻線を配置して各爪状磁極を交互に異なる磁極に機能させる構成を採用してもよい。

・上記各実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１１…モータ、１２…ケース、１３…ヨークハウジング、１４…エンドプレート（蓋部）、１６…ステータ、１７…ステータコア、２０…巻線、２１…ロータ、３０…第１ロータコア、３１…コアベース、３１ｄ…軸方向端面、３２…爪状磁極、４０…第２ロータコア、４１…コアベース、４２…爪状磁極、５０…環状磁石（界磁磁石）、５３，５４…背面磁石部、５５…極間磁石部、１０１，１０２…背面磁石部、Ｄ１，Ｄ２…離間距離。

Claims (6)

1. ステータコア及び巻線を有するステータと、
   それぞれ略円板状のコアベースの外周部に周方向に複数の爪状磁極が形成される第１及び第２ロータコア、及び該第１及び第２ロータコアに軸方向に挟まれてそれらの爪状磁極を互いに異なる磁極として機能させる界磁磁石を有するロータと、
   有底筒状で磁性体のヨークハウジング及び該ヨークハウジングの開口部を閉塞する蓋部を有し、前記ヨークハウジング内に前記ステータ及び前記ロータが収容されるケースと
   を備えたモータであって、
   前記爪状磁極の背面に生じる隙間に配置される背面磁石部を備え、
   前記第２ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる前記背面磁石部と前記第１ロータコアの爪状磁極の背面に設けられる前記背面磁石部との大きさが異な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、
   前記第１ロータコアのコアベースが軸方向において第２ロータコアのコアベースよりも前記ヨークハウジング側に配置されるとき、
   前記第１ロータコアの爪状磁極の背面に位置する背面磁石部は前記第２ロータコアの爪状磁極の背面に位置する背面磁石部よりも径方向に厚いことを特徴とするモータ。
3. 請求項１又は２に記載のモータにおいて、
   前記第１ロータコアのコアベースが軸方向において第２ロータコアのコアベースよりも前記ヨークハウジング側に配置されるとき、
   前記第２ロータコアの爪状磁極の背面に位置する背面磁石部は前記第１ロータコアの爪状磁極の背面に位置する背面磁石部よりも軸方向に短いことを特徴とするモータ。
4. 請求項３に記載のモータにおいて、
   前記第１ロータコアの爪状磁極は、前記第２ロータコアの爪状磁極よりも軸方向に長いことを特徴とするモータ。
5. 請求項３又は４に記載のモータにおいて、
   前記第２ロータコアの爪状磁極先端面と前記ヨークハウジングとの軸方向における離間距離が、前記第１ロータコアのコアベースの軸方向端面と前記ヨークハウジングとの軸方向における距離よりも長いことを特徴とするモータ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のモータにおいて、
   前記背面磁石部は、前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との間において周方向に生じる隙間に配置された極間磁石部と一体形成されることを特徴とするモータ。