JP2017118692A - モータ及びモータの磁束調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクの低下を抑えつつ高回転化を図ることができるモータを提供する。【解決手段】ロータ２１の磁極は、永久磁石２２を用いる磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓと、ロータコア２３の一部を用いるコア磁極Ｃｎ，Ｃｓとからなり、磁石磁極Ｍｎ（磁石磁極Ｍｓ）がＵ、Ｖ、Ｗ相のいずれかの相の第１の巻線（例えばＵ相巻線Ｕ１，Ｕ３）と対向するロータ２１の回転位置で、コア磁極Ｃｎ（コア磁極Ｃｓ）が同相の第２の巻線（例えばＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４）と対向するように構成される。また、ロータ２１は、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束を調整するための磁気調整部として、スリット部２５及び該スリット部２５に設けられたブリッジ部Ｂを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、モータ及びモータの磁束調整方法に関するものである。

従来、ブラシレスモータ等の永久磁石モータは、例えば特許文献１に示されるように、ステータコアに巻線が巻装されてなるステータと、該ステータと対向する永久磁石を磁極としたロータとを備え、ステータの巻線に駆動電流が供給されることで生じる回転磁界を受けてロータが回転するようになっている。

特開２０１４−１３５８５２号公報

上記のような永久磁石モータでは、ロータが高回転駆動になるほど、ロータの永久磁石による鎖交磁束の増加によりステータの巻線に発生する誘起電圧が大きくなり、この誘起電圧がモータ出力を低下させ、モータの高回転化の妨げとなっている。そこで、ロータの永久磁石のサイズを小さくするなどしてロータ磁極の磁力を小さくすることで、ロータの高回転時における前記誘起電圧を抑えることが可能であるが、それでは、得られるトルクも減少してしまうため、この点においてなお改善の余地があった。

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、トルクの低下を抑えつつ高回転化を図ることができるモータ及びモータの磁束調整方法を提供することにある。

上記課題を解決するモータは、ステータの巻線に駆動電流が供給されることで生じる回転磁界を受けてロータが回転するモータであって、前記巻線は、前記駆動電流によって互いに同一のタイミングで励磁され、かつ、直列接続された第１の巻線と第２の巻線とを備え、前記ロータは、永久磁石を用いる磁石磁極と、ロータコアの一部を用いるコア磁極と、前記コア磁極に流れる磁束を調整するための磁気調整部とを備え、前記磁石磁極が前記第１の巻線と対向するロータの回転位置で前記コア磁極が前記第２の巻線と対向するように構成されている。

この構成によれば、励磁タイミングが同一な第１の巻線及び第２の巻線に対し所定の回転位置で対向するロータ磁極が、永久磁石を用いる磁石磁極と、ロータコアの一部を用いるコア磁極とを含む構成となる。つまり、励磁タイミングが同一な第１の巻線及び第２の巻線と対向する全てのロータ磁極の磁力を弱めるのではなく、そのうちの一部の磁極をコア磁極としてステータ側への磁力を弱めた構成となる。これにより、トルクの低下を極力抑えつつも、第１及び第２の巻線での合成誘起電圧（磁石磁極の磁力によって第１の巻線に生じる誘起電圧と、コア磁極の磁力によって第２の巻線に生じる誘起電圧とを合成した誘起電圧）を小さく抑えることができ、モータの高回転化を図ることができる。

なお、同一のタイミングで励磁される第１及び第２の巻線が直列接続された巻線態様では、第１及び第２の巻線でそれぞれ生じる誘起電圧の和が合成誘起電圧となることから、該合成誘起電圧が大きくなる傾向がある。このため、第１及び第２の巻線が直列接続された構成において上記のロータの磁極構成とすることで、合成誘起電圧の抑制効果をより顕著に得ることができ、モータの高回転化を図るのにより好適となる。

また、ロータがコア磁極に流れる磁束を調整するための磁気調整部を備えるため、該磁気調整部の構成変更によってモータの出力特性（トルク及び回転数）を所望の値に容易に調整することが可能となる。

上記モータにおいて、前記磁石磁極及び前記コア磁極は、前記ロータのＮ極及びＳ極の両方に備えられ、Ｎ極及びＳ極の前記コア磁極はそれぞれ、周方向において異極のコア磁極と隣接するとともに、該異極のコア磁極とは反対側において異極の前記磁石磁極と隣接し、前記磁気調整部は、前記ロータコアにおける周方向に隣接する異極の前記コア磁極同士の境界部分に設けられていることが好ましい。

この構成によれば、磁気調整部がロータコアにおける異極のコア磁極間の境界部分に設けられる。このため、磁気調整部の構成変更によって、隣接するコア磁極間で短絡するマグネット磁束（磁石磁極の磁束）の量を調整可能となる。つまり、磁気調整部の構成変更によってコア磁極の磁力調整が可能となり、トルク値を所望の値に容易に調整することが可能となる。また、磁気調整部の構成変更によって、巻線への弱め界磁電流の供給によって生じる磁束（ｄ軸磁束）がコア磁極を通る際の通りやすさを調整することが可能となる。

上記モータにおいて、前記磁気調整部は、径方向に沿って延在するスリット部を備えることが好ましい。
この構成によれば、磁気調整部におけるスリット部の構成（例えば、スリット部の径方向長さや軸方向長さ等）の変更によって、モータの出力特性（トルク及び回転数）を所望の値に容易に調整することが可能となる。

上記モータにおいて、前記磁気調整部は、前記スリット部の周方向に対向する一対の側面間を繋ぐブリッジ部を備えることが好ましい。
この構成によれば、磁気調整部におけるブリッジ部の構成（個数や軸方向及び径方向の寸法等）の変更によって、モータの出力特性（トルク及び回転数）を所望の値に容易に調整することが可能となる。

上記モータにおいて、弱め界磁制御を実行可能に構成されることが好ましい。
この構成によれば、上記のように巻線に生じる誘起電圧が小さく抑えられることによって、巻線に供給する弱め界磁電流を小さく抑えることが可能となる。そして、弱め界磁電流を小さくできることで、弱め界磁制御時に永久磁石が減磁しづらくなり、また、巻線の銅損を抑えることができる。また、換言すると、同等の弱め界磁電流量で低減できる鎖交磁束量が増加するため、弱め界磁制御による高回転化をより効果的に得ることができる。

上記モータにおける前記コア磁極に流れる磁束を調整する調整方法において、前記ブリッジ部の個数、前記ブリッジ部の軸方向寸法、及び前記ブリッジ部の径方向寸法の少なくとも１つの変更により前記コア磁極に流れる磁束を調整することが好ましい。

この方法によれば、磁気調整部におけるブリッジ部の個数、ブリッジ部の軸方向寸法、及びブリッジ部の径方向寸法の少なくとも１つの変更によって、コア磁極に流れる磁束を調整することで、モータの出力特性（トルク及び回転数）を所望の値に容易に調整することが可能となる。

本発明のモータ及びモータの磁束調整方法によれば、トルクの低下を抑えつつ高回転化を図ることができる。

（ａ）は、実施形態のモータの平面図であり、（ｂ）は、同形態のロータの平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ブリッジ部の個数の変更態様を説明するための平面図である。 ブリッジ部の個数とトルクとの関係、及びブリッジ部の個数と弱め界磁電流との関係を示すグラフである。 別例のロータの断面図である。 別例のロータの断面図である。

以下、モータ及びモータの磁束調整方法の一実施形態について説明する。
図１（ａ）に示すように、本実施形態のモータ１０は、ブラシレスモータとして構成され、円環状のステータ１１の内側にロータ２１が配置されて構成されている。

［ステータの構成］
ステータ１１は、ステータコア１２と、該ステータコア１２に巻装された巻線１３とを備えている。ステータコア１２は、磁性金属にて略円環状に形成され、その周方向の等角度間隔においてそれぞれ径方向内側に延びる１２個のティース１２ａを有している。

巻線１３は、ティース１２ａと同数の１２個備えられ、各ティース１２ａにそれぞれ集中巻きにて同一方向に巻装されている。つまり、巻線１３は、周方向等間隔（３０°間隔）に１２個設けられている。この巻線１３は、供給される３相の駆動電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に応じて３相に分類され、図１（ａ）において反時計回り方向に順に、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４とする。

各相で見ると、Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４は周方向等間隔（９０°間隔）に配置されている。同様に、Ｖ相巻線Ｖ１〜Ｖ４は、周方向等間隔（９０°間隔）に配置されている。また、同様に、Ｗ相巻線Ｗ１〜Ｗ４は、周方向等間隔（９０°間隔）に配置されている。

また、巻線１３は各相毎に直列に接続されている。つまり、Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４、Ｖ相巻線Ｖ１〜Ｖ４、及びＷ相巻線Ｗ１〜Ｗ４はそれぞれ直列回路を構成している。なお、Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４の直列回路、Ｖ相巻線Ｖ１〜Ｖ４の直列回路、及びＷ相巻線Ｗ１〜Ｗ４の直列回路は、スター結線若しくはデルタ結線されている。

［ロータの構成］
図１（ｂ）に示すように、ロータ２１は、磁極を形成する永久磁石２２がロータコア２３に埋設された埋込磁石型構造（ＩＰＭ構造）をなす。なお、ロータコア２３は、円形板状の磁性金属からなる複数のコアシートが軸方向に積層されることにより円筒状に構成され、該ロータコア２３の中心部には、回転軸２４が挿入固定される固定孔２３ａが形成されている。

ロータ２１は、ロータコア２３の外周面２３ｂにおいてＮ極・Ｓ極が周方向等間隔（４５°間隔）に交互に設定された８極ロータとして構成されている。具体的には、ロータ２１は、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎ、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓ、Ｎ極のコア磁極Ｃｎ、及びＳ極のコア磁極Ｃｓをそれぞれ一対備えている。各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓは、永久磁石２２を用いた磁極であり、各コア磁極Ｃｎ，Ｃｓは、ロータコア２３の一部を用いた磁極である。

Ｎ極及びＳ極の各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓは、ロータコア２３に埋設された一対の永久磁石２２をそれぞれ備えている。各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにおいて、一対の永久磁石２２は、軸方向視で外周側に拡がる略Ｖ字状に配置されるとともに、周方向における磁極中心線（図１（ｂ）中の直線Ｌ１を参照）に対して線対称に設けられている。なお、各永久磁石２２は直方体をなす。また、各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにおける一対の永久磁石２２は、ロータ２１を周方向において極数（磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ及びコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの総数であり、本実施形態では８）で等分したときの角度範囲（本実施形態では４５°の範囲）に収まるように配置されている。なお、各永久磁石２２は、例えば異方性の焼結磁石であり、例えばネオジム磁石、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石、ＳｍＦｅＮ系磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等で構成される。

図１（ｂ）には、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎ及びＳ極の磁石磁極Ｍｓの各永久磁石２２の磁化方向を実線の矢印で示しており、矢印先端側がＮ極、矢印基端側がＳ極を表している。この矢印にて示されるように、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎにおける各永久磁石２２は、該磁石磁極Ｍｎの外周側をＮ極にするべく、互いに向かい合う面（前記磁極中心線側の面）にＮ極が現れるように磁化されている。また、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓにおける各永久磁石２２は、該磁石磁極Ｍｓの外周側をＳ極にするべく、互いに向かい合う面（前記磁極中心線側の面）にＳ極が現れるように磁化されている。

次に、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ及びコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの配置構成について説明する。
Ｎ極の磁石磁極ＭｎとＳ極の磁石磁極Ｍｓとは、互いの周方向の中心位置（磁極中心）の間隔が４５°となるように隣接配置されており、その隣接配置されたＮ極の磁石磁極ＭｎとＳ極の磁石磁極Ｍｓの対を磁石磁極対Ｐとする。そして、本実施形態のロータ２１では、２つの磁石磁極対Ｐが周方向の１８０°対向位置に設けられている。より詳しくは、一方の磁石磁極対ＰのＮ極の磁石磁極Ｍｎと、他方の磁石磁極対ＰのＮ極の磁石磁極Ｍｎとは互いに１８０°対向位置に配置され、同様に、一方の磁石磁極対ＰのＳ極の磁石磁極Ｍｓと、他方の磁石磁極対ＰのＳ極の磁石磁極Ｍｓとは互いに１８０°対向位置に配置されている。つまり、各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ（各永久磁石２２）は、ロータ２１の軸線Ｌ（回転軸２４の軸線）を中心として点対称となるように設けられている。

Ｎ極の磁石磁極Ｍｎの周方向の隣り（Ｓ極の磁石磁極Ｍｓとは反対側）には、ロータコア２３の一部からなるＳ極のコア磁極Ｃｓが構成されている。また同様に、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓの周方向の隣り（Ｎ極の磁石磁極Ｍｎとは反対側）には、ロータコア２３の一部からなるＮ極のコア磁極Ｃｎが構成されている。また、異極のコア磁極Ｃｎ，Ｃｓ同士は、周方向に隣り合うように構成されている。つまり、ロータ２１の外周面の磁極は、時計回り方向において順に、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎ、Ｓ極のコア磁極Ｃｓ、Ｎ極のコア磁極Ｃｎ、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓ、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎ、・・・を繰り返す構成となっている。また、ロータ２１のＮ極を構成する磁石磁極Ｍｎとコア磁極Ｃｎとは、それらの周方向の中心位置が等角度間隔（９０°間隔）となるように交互に配置され、同様に、ロータ２１のＳ極を構成する磁石磁極Ｍｓとコア磁極Ｃｓとは、それらの周方向の中心位置が等角度間隔（９０°間隔）となるように交互に配置されている。

Ｎ極のコア磁極Ｃｎは、周方向に隣り合うＳ極の磁石磁極Ｍｓの磁束作用によって疑似的な磁極として機能するように構成されている。また、Ｓ極のコア磁極Ｃｓは、周方向に隣り合うＮ極の磁石磁極Ｍｎの磁束作用によって疑似的な磁極として機能するように構成されている。

より詳しくは、ロータコア２３において、周方向に隣り合うコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの境界部分には、径方向に沿って延びるスリット部２５（磁気調整部）がそれぞれ形成されている。なお、各スリット部２５が形成された前記コア磁極Ｃｎ，Ｃｓの境界部分は、一方の磁石磁極対ＰのＮ極の磁石磁極Ｍｎ（Ｓ極の磁石磁極Ｍｓ）と、他方の磁石磁極対ＰのＳ極の磁石磁極Ｍｓ（Ｎ極の磁石磁極Ｍｎ）との間の周方向中心位置に対応している。また、各スリット部２５（隣接するコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの境界部分）と、隣接する磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの境界部分とは、周方向等間隔（本実施形態では９０°間隔）に交互に設定されている。

各スリット部２５は、ロータコア２３の固定孔２３ａの近傍位置から径方向に沿ってロータコア２３の外周面２３ｂの近傍位置まで延びている。なお、本実施形態では、各スリット部２５は、ロータコア２３を軸方向に貫通する孔である。つまり、各スリット部２５は、ロータコア２３を構成する前記各コアシートに貫通形成されている。

また、スリット部２５を挟んで周方向に隣り合うコア磁極Ｃｎ，Ｃｓ同士は、スリット部２５の径方向両端の連結部２６ａ，２６ｂで繋がる構成となっている。なお、径方向外側の連結部２６ａは、ロータコア２３の外周面２３ｂと面一となるように形成され、径方向内側の連結部２６ｂは、ロータコア２３の内周面（固定孔２３ａの内周面）と面一となるように形成されている。

また、ロータコア２３には、各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにおける一対の永久磁石２２よりも内周側位置に磁気抵抗孔２７が形成されている。各磁気抵抗孔２７は、軸方向視において径方向に沿って長い長方形の孔であり、各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの周方向中心位置に設けられている。つまり、本実施形態では、周方向に隣り合う磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの各磁気抵抗孔２７の中心間が４５°に設定されている。また、各磁気抵抗孔２７は、ロータコア２３を軸方向に貫通している。つまり、各磁気抵抗孔２７は、ロータコア２３を構成する前記各コアシートを貫通している。

各磁気抵抗孔２７は、周方向に隣り合う磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ間での磁束の短絡を抑制する。また、各スリット部２５は、磁石磁極対Ｐ間での磁束の短絡を抑制する。つまり、これら各スリット部２５及び各磁気抵抗孔２７によって、ロータコア２３内を通る各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの磁束が隣り合うコア磁極Ｃｎ，Ｃｓに好適に誘導され、これにより、疑似磁極であるコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの磁束量が確保されるようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図示しない駆動回路からそれぞれ１２０°の位相差を持つ３相の駆動電流（交流）がＵ相巻線Ｕ１〜Ｕ４、Ｖ相巻線Ｖ１〜Ｖ４及びＷ相巻線Ｗ１〜Ｗ４にそれぞれ供給されると、各巻線Ｕ１〜Ｗ４が相毎に同一タイミングで励磁されてステータ１１に回転磁界が発生し、その回転磁界に基づいてロータ２１が回転する。このとき、３相の駆動電流の供給によってステータ１１側に形成される磁極は、各相の巻線Ｕ１〜Ｗ４毎で同極となる。

上記したように、ロータ２１の極対数（つまり、Ｎ極とＳ極のそれぞれの個数）は、各相の巻線Ｕ１〜Ｗ４の個数と同数（本実施形態では「４」）で構成されている。これにより、ロータ２１の回転時に、例えば、ロータ２１のＮ極（磁石磁極Ｍｎ及びコア磁極Ｃｎ）のうちの１つがＵ相巻線Ｕ１と径方向に対向するとき、他のＮ極がＵ相巻線Ｕ２〜Ｕ４とそれぞれ径方向に対向するようになっている（図１（ａ）参照）。

ここで、ロータ２１の４つのＮ極は、そのうちの半分がコア磁極Ｃｎで構成され、その各コア磁極Ｃｎは、隣り合う磁石磁極Ｍｓの磁界によって機能する疑似磁極であるため、永久磁石２２を備えた磁石磁極Ｍｎに比べてステータ１１側に与える磁力が弱くなっている。これは、ロータ２１のＳ極（コア磁極Ｃｓ及び磁石磁極Ｍｓ）においても同様である。

これにより、例えば、各磁石磁極Ｍｎと対向するＵ相巻線Ｕ１〜Ｕ４（図１（ａ）に示す例ではＵ相巻線Ｕ１，Ｕ３）を鎖交する鎖交磁束φｘに対して、各コア磁極Ｃｎと対向するＵ相巻線Ｕ１〜Ｕ４（図１（ａ）に示す例ではＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４）を鎖交する鎖交磁束φｙが減少される。従って、鎖交磁束φｙが鎖交するＵ相巻線（コア磁極Ｃｎと対向する巻線）に生じる誘起電圧は、鎖交磁束φｘが鎖交するＵ相巻線（磁石磁極Ｍｎと対向する巻線）に生じる誘起電圧よりも小さくなる。このため、各Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４に生じる誘起電圧を合成した合成誘起電圧は、コア磁極Ｃｎと対向する一対のＵ相巻線（図１（ａ）ではＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４）での誘起電圧の減少分だけ減少する。なお、ここではＵ相巻線Ｕ１〜Ｕ４がロータ２１のＮ極（磁石磁極Ｍｎ及びコア磁極Ｃｎ）と対向するときの合成誘起電圧の減少を例にとって説明したが、Ｖ相巻線Ｖ１〜Ｖ４及びＷ相巻線Ｗ１〜Ｗ４においても同様であり、また、ロータ２１のＳ極（磁石磁極Ｍｓ及びコア磁極Ｃｓ）においても同様にコア磁極Ｃｓによる合成誘起電圧の減少が生じる。

また、ロータ２１の高速回転時においては、ｄ軸磁束φｄ（図１（ｂ）参照）を生じさせて誘起電圧を減少させるべく、巻線１３に弱め界磁電流（ｄ軸電流）を供給する弱め界磁制御が実行されるようになっている。

ここで、本実施形態では、隣接するコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの間に形成されたスリット部２５が磁気抵抗となるため、ｄ軸磁束φｄがコア磁極Ｃｎ，Ｃｓを通りにくくなっている。このため、供給する弱め界磁電流の大きさに対する誘起電圧の減少量が小さくなる。言い換えると、高回転域において所望の回転数を得るために、大きな弱め界磁電流が必要となる。

一方で、隣接するコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの間にスリット部２５が形成されていることで、該コア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間における短絡磁束が少なく抑えられる。このため、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓからコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの外周側に誘導される磁束（ロータ２１の回転に寄与する有効磁束）を確保でき、高トルク化に寄与できる。

つまり、高回転化を図ること（コア磁極Ｃｎ，Ｃｓにｄ軸磁束φｄを通りやすくすること）と、高トルク化（コア磁極Ｃｎ，Ｃｓの磁力の向上）を図ることとは、トレードオフの関係となっており、それらは、隣接するコア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間の磁路構成（つまり、スリット部２５の構成）の変更によって調整することができる。

以下には、スリット部２５の構成変更の一例を、図２（ａ）〜（ｃ）に従って説明する。同図の例では、スリット部２５において周方向に対向する一対の側面２５ａ間を繋ぐブリッジ部Ｂを設けており、スリット部２５及びブリッジ部Ｂが、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束を調整するための磁気調整部を構成している。

そして、図２（ａ）〜（ｃ）には、スリット部２５に設けるブリッジ部Ｂの個数を変更する例を示し、図２（ａ）は、ブリッジ部Ｂを１つ設けた構成を示し、図２（ｂ）は、ブリッジ部Ｂを２つ設けた構成を示し、図２（ｃ）は、ブリッジ部Ｂを３つ設けた構成を示している。なお、本例では、ブリッジ部Ｂを設ける位置は、スリット部２５を径方向において等分するように設定している。また、ブリッジ部Ｂの軸方向厚さは、前記コアシートの軸方向厚さと等しく構成されている。

図３は、上記態様で設けられるブリッジ部Ｂの個数と、トルクＴ及び弱め界磁電流Ｉｄ（弱め界磁制御時において所望の回転数を得るために必要な弱め界磁電流）との関係を示すグラフである。

同グラフに示すように、ブリッジ部Ｂの個数が多いほど、得られるトルクＴは減少する。これは、ブリッジ部Ｂの個数が多いほど、隣接するコア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間で短絡するマグネット磁束（磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの磁束）が増加するためと考えられる。

一方、弱め界磁電流Ｉｄ（弱め界磁制御時において所望の回転数を得るために必要な弱め界磁電流）は、ブリッジ部Ｂの個数が多いほど減少する。つまり、弱め界磁電流Ｉｄを一定とした場合では、ブリッジ部Ｂの個数が多いほど、巻線１３への弱め界磁電流Ｉｄの供給によって生じるｄ軸磁束φｄ（図１参照）がコア磁極Ｃｎ，Ｃｓを通りやすくなるため、弱め界磁制御時のロータ２１の最大回転数が増加する。なお、弱め界磁電流Ｉｄを大きくすると、弱め界磁制御時に永久磁石２２が減磁しやすく、また、巻線１３の銅損が増大してしまうため、弱め界磁電流Ｉｄの大きさは永久磁石２２の減磁や巻線１３の銅損を考慮した値に設定されることが望ましい。

このように、ブリッジ部Ｂの個数を変更することで、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束（マグネット磁束及びｄ軸磁束φｄ）が変化し、モータ１０の出力特性（トルクＴ及び回転数）が変化する。従って、ロータ２１に設けるブリッジ部Ｂの個数によって、モータ１０の出力特性（トルクＴ及び回転数）を所望の値に容易に調整することが可能となる。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）ステータ１１の巻線１３は、供給される３相の駆動電流に応じた、それぞれ４つのＵ相巻線Ｕ１〜Ｕ４、Ｖ相巻線Ｖ１〜Ｖ４及びＷ相巻線Ｗ１〜Ｗ４からなり、各相の４つの巻線はそれぞれ直列接続されている。つまり、ステータ１１の巻線１３は、各相において、直列接続された少なくとも２つの巻線（第１の巻線及び第２の巻線）を備える。

また、ロータ２１のＮ極は、永久磁石２２を用いる磁石磁極Ｍｎと、ロータコア２３の一部を用いるコア磁極Ｃｎとからなり、磁石磁極ＭｎがＵ、Ｖ、Ｗ相のいずれかの相の第１の巻線（例えばＵ相巻線Ｕ１，Ｕ３）と対向するロータ２１の回転位置で、コア磁極Ｃｎが同相の第２の巻線（例えばＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４）と対向するように構成される。また、ロータ２１のＳ極も同様に、永久磁石２２を用いる磁石磁極Ｍｓと、ロータコア２３の一部を用いるコア磁極Ｃｓとからなり、磁石磁極ＭｓがＵ、Ｖ、Ｗ相のいずれかの相の第１の巻線（例えばＵ相巻線Ｕ１，Ｕ３）と対向するロータ２１の回転位置で、コア磁極Ｃｓが同相の第２の巻線（例えばＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４）と対向するように構成される。

この構成によれば、ロータ２１における同相の巻線１３と対向する全てのＮ極（又はＳ極）の磁力を弱めるのではなく、そのうちの一部をコア磁極Ｃｎ（コア磁極Ｃｓ）として磁力を弱めている。これにより、トルクの低下を極力抑えつつも、ロータ２１の磁極によって同相の巻線１３に生じる合成誘起電圧を小さく抑えることができ、その結果、モータ１０の高回転化を図ることができる。

なお、本実施形態のように、巻線１３が各相でそれぞれ直列とされた巻線態様では、相毎の各巻線でそれぞれ生じる誘起電圧の和が合成誘起電圧となることから、該合成誘起電圧が大きくなる傾向がある。このため、巻線１３が各相でそれぞれ直列とされた構成において上記のようにコア磁極Ｃｎ，Ｃｓを設けることで、合成誘起電圧の抑制効果をより顕著に得ることができ、モータ１０の高回転化を図るのにより好適となる。

また、本実施形態では、ロータ２１は、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束を調整するための磁気調整部としてスリット部２５及びブリッジ部Ｂを備える。このため、スリット部２５やブリッジ部Ｂの構成変更によってモータ１０の出力特性（トルクＴ及び回転数）を所望の値に容易に調整することが可能となる。

（２）磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ及びコア磁極Ｃｎ，Ｃｓは、ロータ２１のＮ極及びＳ極の両方に備えられる。Ｎ極及びＳ極のコア磁極Ｃｎ，Ｃｓはそれぞれ、周方向において異極のコア磁極Ｃｎ，Ｃｓと隣接するとともに、該異極のコア磁極Ｃｎ，Ｃｓとは反対側において異極の磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓと隣接するように構成される。そして、磁気調整部としてのスリット部２５及びブリッジ部Ｂは、ロータコア２３における周方向に隣接する異極のコア磁極Ｃｎ，Ｃｓ同士の境界部分に設けられる。

この構成によれば、スリット部２５やブリッジ部Ｂの構成変更によって、周方向に隣接するコア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間で短絡するマグネット磁束（磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの磁束）の量を調整可能となる。つまり、スリット部２５やブリッジ部Ｂの構成変更によってコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの磁力調整が可能となり、トルク値を所望の値に容易に調整することが可能となる。また、スリット部２５やブリッジ部Ｂの構成変更によって、巻線１３への弱め界磁電流Ｉｄの供給によって生じる磁束（ｄ軸磁束φｄ）がコア磁極Ｃｎ，Ｃｓを通る際の通りやすさを調整することが可能となる。

（３）前記磁気調整部は、スリット部２５の周方向に対向する一対の側面２５ａ間を繋ぐブリッジ部Ｂを備えるため、ブリッジ部Ｂの構成（本実施形態ではブリッジ部Ｂの個数）の変更によって、モータ１０の出力特性（トルクＴ及び回転数）を所望の値に容易に調整することが可能となる。

（４）モータ１０が弱め界磁制御を実行可能に構成されており、本実施形態のように自発的に磁束を発さないコア磁極Ｃｎ，Ｃｓをロータ２１が備えることで、巻線１３に供給する弱め界磁電流を小さく抑えることが可能となる。そして、弱め界磁電流を小さくできることで、弱め界磁制御時に永久磁石２２が減磁しづらくなり、また、巻線１３の銅損を抑えることができる。また、換言すると、同等の弱め界磁電流量で低減できる鎖交磁束量が増加するため、弱め界磁制御による高回転化をより効果的に得ることができる。

（５）各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにおいて、一対の永久磁石２２が軸方向視で径方向外側に拡がる略Ｖ字をなすように埋設されるため、永久磁石２２の外周側のロータコア体積（Ｖ字配置された一対の永久磁石２２の間の磁石間コア部２３ｃを含む部分の体積）を大きくとることが可能となる。それにより、リラクタンストルクを増やすことが可能となり、モータ１０の高トルク化に寄与できる。

また、本実施形態のように永久磁石２２がＶ字配置された磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにおいて、異極の磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ間の磁束の短絡を抑制するための磁気抵抗孔２７が永久磁石２２よりも径方向内側に設けられる。このため、磁気抵抗孔２７によって異極の磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ間の磁束の短絡を好適に抑制することができる。

（６）Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４、Ｖ相巻線Ｖ１〜Ｖ４、及びＷ相巻線Ｗ１〜Ｗ４がそれぞれ２ｎ個（ｎは２以上の整数であって、本実施形態ではｎ＝２）で構成され、ロータ２１の磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ及びコア磁極Ｃｎ，Ｃｓのそれぞれの個数がｎ個（つまり２個）で構成される。つまり、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ及びコア磁極Ｃｎ，Ｃｓが互いに同数（各相の巻線の個数の半数）で構成されるため、磁石磁極Ｍｎとコア磁極Ｃｎ（磁石磁極Ｍｓとコア磁極Ｃｓ）とを周方向等間隔に交互に設けることが可能となる。これにより、磁力及び質量の異なる磁石磁極Ｍｎとコア磁極Ｃｎ（磁石磁極Ｍｓとコア磁極Ｃｓ）が周方向にバランスよく配置されることとなり、ロータ２１を磁気的に、また機械的にバランスの優れた構成とすることができる。

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、ブリッジ部Ｂの設置位置は、スリット部２５を径方向において等分するように設定したが、これに限定されるものではなく、スリット部２５内におけるブリッジ部Ｂの設置位置（径方向外側寄りに設けるか内側寄りに設けるか）によってもモータ１０の出力特性（トルクＴ及び回転数）を調整可能となる。

・上記実施形態では、ブリッジ部Ｂの個数を変更することで、モータ１０の出力特性（トルクＴ及び回転数）を調整しているが、これに特に限定されるものではない。
例えば、ブリッジ部Ｂの径方向長さを変更することによって、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束を調整してもよい。この場合、ブリッジ部Ｂの径方向長さを短くするほど、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間を磁束（マグネット磁束及びｄ軸磁束φｄ）が通りづらくなり、トルクＴ及び弱め界磁電流Ｉｄは増加する。

また、例えば、図４に示すように、ロータコア２３を構成する各コアシート３０における、ブリッジ部Ｂを構成するブリッジ構成部３１の軸方向厚さＴｂを変更することによって、モータ１０の出力特性（トルクＴ及び回転数）を調整してもよい。この場合、ブリッジ構成部３１の軸方向厚さＴｂを、コアシート３０におけるコア磁極Ｃｎ，Ｃｓを構成する部位（コア磁極構成部３２）の軸方向厚さよりも薄くするほど、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間を磁束（マグネット磁束及びｄ軸磁束φｄ）が通りづらくなり、トルクＴ及び弱め界磁電流Ｉｄは増加する。

なお、この場合、各コアシート３０のブリッジ構成部３１を軸方向にプレスすることで、軸方向厚さＴｂを薄く成形することが好ましい。そのように成形することで、ブリッジ構成部３１がコア磁極構成部３２よりも高密度となるため、ブリッジ構成部３１の磁気抵抗が増し、これによっても、該ブリッジ構成部３１を介して繋がるコア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間の磁束の通りやすさを調整することが可能となる。

また、ブリッジ部Ｂの個数の変更、ブリッジ部Ｂの径方向長さの変更、及びブリッジ部Ｂの軸方向長さ（ブリッジ構成部３１の軸方向厚さＴｂ）の変更を、少なくとも２つ以上組み合わせることによって、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束（つまり、モータ１０の出力特性）を調整してもよい。

・上記実施形態では、スリット部２５にブリッジ部Ｂを設け、該ブリッジ部Ｂの構成を変更することで、モータ１０の出力特性（トルクＴ及び回転数）を調整しているが、これに特に限定されるものではない。

例えば、スリット部２５の径方向長さを変更（つまり、連結部２６ａ，２６ｂの径方向長さを変更）することによって、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束を調整してもよい。この場合、スリット部２５の径方向長さを短くするほど（つまり、連結部２６ａ，２６ｂの径方向長さを長くするほど）、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間を磁束（マグネット磁束及びｄ軸磁束φｄ）が通りやすくなり、トルクＴ及び弱め界磁電流Ｉｄは減少する。

なお、この場合、連結部２６ａ，２６ｂのいずれか一方を省略、つまり、スリット部２５をロータコア２３の外周面２３ｂ又は内周面（固定孔２３ａの内周面）まで延長するように構成してもよい。

また、例えば、図５に示すように、スリット部２５の軸方向長さを変更することによって、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束を調整してもよい。同図に示す構成では、ロータコア２３を構成する複数のコアシート３０のうちの一部にスリット部２５を形成し、それ以外のコアシート３０はスリット部２５を有しない構成としている。これにより、スリット部２５を有するコアシート（図中、コアシート３０ａ）、及びスリット部２５を有しないコアシート（図中、コアシート３０ｂ）の各枚数を変更することによって、ロータコア２３全体で見たときのスリット部２５の軸方向長さ（軸方向深さ）を変更することができる。なお、この場合、スリット部２５の軸方向長さを短くする（つまり、スリット部２５を有するコアシート３０の枚数を減らす）ほど、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓ間を磁束（マグネット磁束及びｄ軸磁束φｄ）が通りづらくなり、トルクＴ及び弱め界磁電流Ｉｄは増加する。

なお、図５に示す構成では、スリット部２５を有しないコアシート３０ｂを下半分に積層し、スリット部２５を有するコアシート３０ａを上半分に積層しているが、これに限らず、例えば、コアシート３０ａ，３０ｂを交互に積層してもよい。

また、同図のようにスリット部２５の軸方向長さを変更する構成は、各コアシート３０の形状を同一とした場合にも適用可能である。詳しくは、各コアシート３０において、スリット部２５を上記実施形態のように１８０°対向位置に一対形成するのではなく、それらの一方のみを形成し、一部のコアシート３０を１８０°反転させて積層する（回転積層する）ことで、スリット部２５の軸方向長さを変更することも可能である。

・上記実施形態では、隣接するコア磁極Ｃｎ，Ｃｓの領域にスリット部２５を１つのみ設けたが、これ以外に例えば、該領域にスリット部２５を複数設け、該スリット部２５の個数の変更によって、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束（つまり、モータ１０の出力特性）を調整してもよい。

・上記実施形態において、スリット部２５に補助磁石（永久磁石）を設けることで、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束（つまり、モータ１０の出力特性）を調整してもよい。
・上記実施形態のロータコア２３では、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束を調整するための磁気調整部としてスリット部２５を形成したが、これに特に限定されるものではない。例えば、レーザ照射によってロータコア２３の一部を非磁性化させることによって、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓに流れる磁束を調整してもよい。

・上記実施形態のロータ２１では、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎとコア磁極Ｃｎとが周方向等間隔（９０°間隔）に交互に配置され、Ｓ極側においても同様に、磁石磁極Ｍｓとコア磁極Ｃｓとが周方向等間隔（９０°間隔）に交互に配置されるが、これに特に限定されるものではない。例えば、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎの１８０°対向位置にＮ極のコア磁極Ｃｎを設けてもよい。また同様に、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓの１８０°対向位置にＳ極のコア磁極Ｃｓを設けてもよい。

・上記実施形態では、ロータ２１の例えばＮ極において、磁石磁極Ｍｎとコア磁極Ｃｎとを同数（各相の巻線１３の個数の半数であって２個）で構成したが、必ずしも同数である必要はない。例えば、磁石磁極Ｍｎを３個（又は１個）とし、コア磁極Ｃｎを１個（又は３個）として構成してもよい。また、ロータのＳ極側（磁石磁極Ｍｓ及びコア磁極Ｃｓ）においても同様の変更を行ってもよい。

・上記実施形態では、ロータ２１のＮ極及びＳ極においてコア磁極Ｃｎ及びコア磁極Ｃｓをそれぞれ備えたが、これに特に限定されるものではなく、例えば、ロータ２１の一方の極のみにコア磁極を設け、他方の極を全て磁石磁極で構成してもよい。

・上記実施形態では、各相の巻線、つまり、Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４、Ｖ相巻線Ｖ１〜Ｖ４、及びＷ相巻線Ｗ１〜Ｗ４がそれぞれ直列接続されたが、これに特に限定されるものではなく、巻線態様は適宜変更してもよい。例えば、変更例としてＵ相を例にとって説明すると、Ｕ相巻線Ｕ１，Ｕ２を直列接続し、また、Ｕ相巻線Ｕ３，Ｕ４を直列接続し、それらＵ相巻線Ｕ１，Ｕ２の直列対とＵ相巻線Ｕ３，Ｕ４の直列対とを並列接続してもよい。

・上記実施形態では、ロータ２１を８極とし、ステータ１１の巻線１３の個数を１２個とした（つまり、８極１２スロットのモータ構成とした）が、ロータ２１の極数と巻線１３の個数は構成に応じて適宜変更可能である。

・上記実施形態では、永久磁石２２を焼結磁石としたが、これ以外に例えば、ボンド磁石としてもよい。
・上記実施形態の各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓでは、ロータコア２３に埋設される一対の永久磁石２２が軸方向視で外周側に拡がる略Ｖ字状に配置される構成としたが、これに特に限定されるものではなく、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにおける永久磁石の構成は適宜変更可能である。例えば、１つの磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにつき１つの永久磁石を有する構成としてもよい。

また、上記実施形態のロータ２１は、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓを構成する永久磁石２２がロータコア２３に埋設された埋込磁石型構造（ＩＰＭ構造）をなしているが、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓを構成する永久磁石がロータコア２３の外周面に固着された表面磁石型構造（ＳＰＭ構造）としてもよい。

・上記実施形態では、ロータ２１をステータ１１の内周側に配置したインナロータ型のモータ１０に具体化したが、これに特に限定されるものではなく、ロータをステータの外周側に配置したアウタロータ型のモータに具体化してもよい。

・上記実施形態では、ステータ１１とロータ２１とが径方向に対向するラジアルギャップ型のモータ１０に具体化したが、これに特に限定されるものではなく、ステータとロータとが軸方向に対向するアキシャルギャップ型のモータに適用してもよい。

・上記した実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。

１０…モータ、１１…ステータ、１２…ステータコア、１２ａ…ティース、１３…巻線、２１…ロータ、２２…永久磁石、２３…ロータコア、２４…回転軸、２５…スリット部（磁気調整部）、Ｂ…ブリッジ部（磁気調整部）、Ｍｎ，Ｍｓ…磁石磁極、Ｃｎ，Ｃｓ…コア磁極、Ｕ１〜Ｕ４…Ｕ相巻線、Ｖ１〜Ｖ４…Ｖ相巻線、Ｗ１〜Ｗ４…Ｗ相巻線。

Claims (6)

1. ステータの巻線に駆動電流が供給されることで生じる回転磁界を受けてロータが回転するモータであって、
   前記巻線は、前記駆動電流によって互いに同一のタイミングで励磁され、かつ、直列接続された第１の巻線と第２の巻線とを備え、
   前記ロータは、永久磁石を用いる磁石磁極と、ロータコアの一部を用いるコア磁極と、前記コア磁極に流れる磁束を調整するための磁気調整部とを備え、前記磁石磁極が前記第１の巻線と対向するロータの回転位置で前記コア磁極が前記第２の巻線と対向するように構成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、
   前記磁石磁極及び前記コア磁極は、前記ロータのＮ極及びＳ極の両方に備えられ、
   Ｎ極及びＳ極の前記コア磁極はそれぞれ、周方向において異極のコア磁極と隣接するとともに、該異極のコア磁極とは反対側において異極の前記磁石磁極と隣接し、
   前記磁気調整部は、前記ロータコアにおける周方向に隣接する異極の前記コア磁極同士の境界部分に設けら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、
   前記磁気調整部は、径方向に沿って延在するスリット部を備えた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、
   前記磁気調整部は、前記スリット部の周方向に対向する一対の側面間を繋ぐブリッジ部を備えたことを特徴とするモータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   弱め界磁制御を実行可能に構成されたことを特徴とするモータ。
6. 請求項４に記載のモータにおける前記コア磁極に流れる磁束を調整する調整方法であって、
   前記ブリッジ部の個数、前記ブリッジ部の軸方向寸法、及び前記ブリッジ部の径方向寸法の少なくとも１つの変更により前記コア磁極に流れる磁束を調整することを特徴とするモータの磁束調整方法。

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