JP2018007485A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】弱め界磁電流を少なく抑えつつも、弱め界磁電流によって生じる磁束を増加させることを可能としたモータを提供する。【解決手段】ロータ２１には、ロータコア２２に設けられた永久磁石２５を用いる磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓと、ロータコア２２の一部からなるコア対向部２４とが周方向に並設され、例えば、Ｕ相巻線Ｕ１，Ｕ３と磁石磁極Ｍｎ（又は磁石磁極Ｍｓ）とが対向するロータ２１の回転位置で、Ｕ相巻線Ｕ２，Ｕ４が巻回されたティース１２ａ及び当該ティース１２ａと周方向に隣り合うティース１２ａに対し、コア対向部２４が対向するように構成される。そして、周方向に隣り合うティース１２ａの先端部同士の間の磁気抵抗が、当該周方向に隣り合う各ティース１２ａとコア対向部２４との間の合成磁気抵抗よりも小さく設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、モータに関するものである。

従来、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って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、誘起電圧を低下させる方法として、ロータの永久磁石から受ける磁束と逆向きの磁束を発生させるように、ステータの巻線に弱め界磁電流を供給する所謂弱め界磁制御が知られている。この弱め界磁制御においては、弱め界磁電流によって生じる磁束を如何にして増加させるかが課題となっているが、単に、弱め界磁電流を大きくした場合には、巻線における銅損が増加したり、ロータの永久磁石が減磁するといった問題が生じてしまう。

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、弱め界磁電流を少なく抑えつつも、弱め界磁電流によって生じる磁束を増加させることを可能とした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、基部及び該基部から延出された複数のティースを有するステータコアと前記複数のティースの各々に巻回された巻線とを有するステータと、前記各ティースの延出方向の先端部と対向配置され、前記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回転するロータとを備えたモータであって、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、ロータコアに設けられた永久磁石を用いる磁石磁極と、前記ロータコアの一部からなり前記ティースと対向するコア対向部とが周方向に並設されてなり、前記第１の巻線が巻回された前記ティースと前記磁石磁極とが対向するロータの回転位置で、前記コア対向部が、前記第２の巻線が巻回された前記ティース及び当該ティースと周方向に隣り合うティースと対向するように構成され、周方向に隣り合う前記ティースの前記先端部同士の間の磁気抵抗が、当該周方向に隣り合う各ティースと前記コア対向部との間の合成磁気抵抗よりも小さく設定されている。

この構成によれば、第１の巻線が巻回されたティースと磁石磁極とが対向するロータの回転位置で、ロータコアの一部からなるコア対向部と第２の巻線が巻回されたティースとが対向するように構成されるため、第２の巻線に生じる誘起電圧を抑制できる。その結果、第１及び第２の巻線で生じる誘起電圧を合成した合成誘起電圧を抑えることができ、モータの高回転化を図ることができる。

また、この構成では、周方向に隣り合うティースの先端部同士の間の磁気抵抗が、当該周方向に隣り合う各ティースとコア対向部との間の合成磁気抵抗よりも小さく設定される。これにより、周方向に隣り合うティースの先端部同士の間に、弱め界磁電流によって生じる磁束の磁路が形成されるため、弱め界磁電流を少なく抑えつつも、弱め界磁電流によって生じる磁束を増加させることが可能となる。

上記モータにおいて、周方向に隣り合う前記ティースの前記先端部同士の間のエアギャップが、当該周方向に隣り合う各ティースと前記コア対向部との間のエアギャップの合計よりも小さく設定されている。

この構成によれば、周方向に隣り合うティースの先端部同士の間の磁気抵抗を、当該周方向に隣り合う各ティースとコア対向部との間の合成磁気抵抗よりも小さくすることが可能となる。

上記モータにおいて、周方向に隣り合う前記ティースの前記先端部同士を繋ぐ連結部を備えている。
この構成によれば、周方向に隣り合うティースの先端部の間において、連結部を介して磁束が通りやすくなる。つまり、周方向に隣り合うティースの先端部同士の間の磁気抵抗を、当該周方向に隣り合う各ティースとコア対向部との間の合成磁気抵抗よりも小さくしやすくなる。

上記モータにおいて、前記コア対向部は、前記第２の巻線での弱め界磁電流による鎖交磁束の発生を許容する磁束許容部として機能する。
この構成によれば、コア対向部が第２の巻線での弱め界磁電流による鎖交磁束の発生を許容するため、弱め界磁電流を少なく抑えつつも、弱め界磁電流によって生じる磁束をより一層増加させることが可能となる。

上記モータにおいて、前記コア対向部は、前記磁石磁極の磁束作用によって磁極として機能する。
この構成によれば、コア対向部にて第２の巻線に生じる誘起電圧を抑制して高回転化を図りつつも、コア対向部が磁極として機能することで高トルク化を図ることができる。

本発明のモータによれば、弱め界磁電流を少なく抑えつつも、弱め界磁電流によって生じる磁束を増加させることが可能となる。

（ａ）実施形態のモータの平面図、（ｂ）同形態のロータの平面図。 同形態のモータを部分的に示す平面図。 （ａ）（ｂ）同形態のステータコアにおける磁路を説明するための平面図。 変形例のステータを部分的に示す平面図。 同変形例のステータを内周側から見た模式図。 変形例のステータを内周側から見た模式図。 変形例のロータの平面図。 変形例のロータの平面図。

以下、モータ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。なお、ステータコア１２は、電磁鋼板よりなる複数のコアシートが軸方向に積層されて構成されている。

各ティース１２ａは、ステータコア１２の外周部１２ｂから径方向内側に延びる径方向延出部１２ｃと、径方向延出部１２ｃの径方向内側端部（延出方向先端部）から周方向両側に延びる周方向延出部１２ｄとを有している。各ティース１２ａの各周方向延出部１２ｄは、周方向に沿って設けられている。また、各ティース１２ａの各周方向延出部１２ｄは、両隣のティース１２ａの周方向延出部１２ｄと周方向に空隙を介して対向している。換言すれば、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士は、軸方向全体に亘って離間されている。また、各周方向延出部１２ｄは、各ティース１２ａの内周面１２ｅ（ロータ２１との対向面）の一部を構成している。そして、各ティース１２ａの内周面１２ｅは、軸線Ｌを中心とする同一円上に位置するように形成されている。

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の径方向延出部１２ｃ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のロータコア２２は、磁性金属にて略円盤状に形成され、中心部に回転軸２３が固定されている。ロータコア２２の外周部には、周方向に隣接するＮ極の磁石磁極ＭｎとＳ極の磁石磁極Ｍｓとからなる磁極対Ｐと、ロータコア２２の一部からなりティース１２ａの内周面１２ｅと対向するコア対向部２４とが、周方向において交互に設けられている。本実施形態では、磁極対Ｐとコア対向部２４はそれぞれ２つずつ設けられている。そして、２つの磁極対Ｐは周方向において１８０°対向位置に設けられ、２つのコア対向部２４も同様に周方向において１８０°対向位置に設けられている。

Ｎ極の磁石磁極Ｍｎ及びＳ極の磁石磁極Ｍｓは、ロータコア２２の外周面に固着された永久磁石２５をそれぞれ有している。つまり、ロータ２１は、４つの永久磁石２５がロータコア２２の外周面に固着された表面磁石型構造（ＳＰＭ構造）をなしている。各永久磁石２５は、互いに同一形状であり、各永久磁石２５の外周面は、回転軸２３の軸線Ｌ方向から見て該軸線Ｌを中心とする円弧状をなしている。

また、各永久磁石２５は、磁気配向が径方向を向くように形成されている。より詳しくは、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎの永久磁石２５は外周側に現れる磁極がＮ極となるように径方向に磁化され、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓの永久磁石２５は外周側に現れる磁極がＳ極となるように径方向に磁化されている。なお、各永久磁石２５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。また、各永久磁石２５は、同極のものが周方向において１８０°対向するように配置されている。つまり、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎ同士は互いに１８０°対向位置に配置され、同様に、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓ同士は互いに１８０°対向位置に配置されている。

各永久磁石２５の軸線Ｌを中心とする開角度（占有角度）は、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの総数（永久磁石２５の個数）をｎ個として、（３６０／２ｎ）°に設定されている。本実施形態では、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの総数は４個であるため、各永久磁石２５の開角度は４５°に設定されている。また、磁極対Ｐを構成するＮ極の永久磁石２５とＳ極の永久磁石２５とは周方向に隣接配置されており、該磁極対Ｐの開角度は永久磁石２５の２つ分で９０°となっている。

ロータコア２２の各コア対向部２４は、周方向における磁極対Ｐの間において径方向外側に突出形成されている。つまり、コア対向部２４は、周方向の一方でＮ極の永久磁石２５と隣り合い、周方向の他方でＳ極の永久磁石２５と隣り合うように構成されている。また、各コア対向部２４の外周面２４ａは、回転軸２３の軸線Ｌ方向から見て該軸線Ｌを中心とする円弧状をなし、該コア対向部２４の外周面２４ａと永久磁石２５の外周面とは軸線Ｌを中心とする同一円上に位置するように構成されている。

また、各コア対向部２４の周方向両端部において、隣り合う永久磁石２５との間に空隙Ｋが設けられている。各コア対向部２４の軸線Ｌを中心とする開角度は、前記磁極対Ｐの開角度（９０°）に対し、空隙Ｋが設けられた分だけ小さく設定されている。

ロータ２１の外周面は、各コア対向部２４の外周面２４ａと各永久磁石２５の外周面とから構成されており、該ロータ２１の外周面は、ステータ１１の内周面、つまり、各ティース１２ａの内周面１２ｅと径方向に空隙を介して対向している。

図２に示すように、ロータコア２２のコア対向部２４の外周面２４ａは、周方向に隣り合う少なくとも２つのティース１２ａの内周面１２ｅと径方向に対向している。コア対向部２４の外周面２４ａと各ティース１２ａの内周面１２ｅとの間の径方向のエアギャップＧａは互いに等しい。また、各ティース１２ａの内周面１２ｅ及びコア対向部２４の外周面２４ａは共に、軸線Ｌを中心とする円弧状をなすため、各ティース１２ａにおけるエアギャップＧａは周方向において均一に構成される。そして、周方向に隣り合う２つのティース１２ａの径方向内側端部間のエアギャップ、つまり、周方向に対向する周方向延出部１２ｄの間のエアギャップ（ティース間エアギャップＧｂ）は、当該２つのティース１２ａにおける各エアギャップＧａを足し合わせた値（本実施形態では、２×Ｇａ）よりも小さく設定されている。なお、ティース間エアギャップＧｂは、周方向に対向する周方向延出部１２ｄの間のエアギャップの最小値（最も間隔が狭い箇所におけるエアギャップ）とされるのが好ましい。

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、ステータ１１側の回転磁界と各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓとの作用によってロータ２１にマグネットトルクが生じ、ステータ１１側の回転磁界とロータコア２２の各コア対向部２４との作用によってロータ２１にリラクタンストルクが生じる。

また、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。なお、本実施形態のロータ２１の磁極の数（磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの数）は４つであるが、各相の巻線Ｕ１〜Ｗ４には、ロータ２１の極数を磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの数の２倍（本実施形態では８極）とみなして設定された駆動電流が供給される。

ロータ２１の高速回転時（低負荷時）においては、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。このロータ２１の高速回転時（弱め界磁制御時）において、例えば、図１（ａ）に示すように、Ｎ極の磁石磁極ＭｎがＵ相巻線Ｕ１，Ｕ３（Ｕ相巻線Ｕ１，Ｕ３が巻回されたティース１２ａ）と径方向に対向するときについて説明する。このとき、一方のコア対向部２４は、Ｕ相巻線Ｕ２が巻回されたティース１２ａと、その隣のＶ相巻線Ｖ２が巻回されたティース１２ａとに対して径方向に対向する。また、他方のコア対向部２４は、Ｕ相巻線Ｕ４が巻回されたティース１２ａと、その隣のＶ相巻線Ｖ４が巻回されたティース１２ａとに対して径方向に対向する。

このとき、各Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４には弱め界磁電流が供給されているが、Ｕ相巻線Ｕ１，Ｕ３では、対向するＮ極の磁石磁極Ｍｎが発する磁束（径方向外側への磁束）が弱め界磁電流による鎖交磁束（径方向内側への鎖交磁束）を上回り、Ｕ相巻線Ｕ１，Ｕ３には径方向外側に向かって通過する鎖交磁束φｘが発生する。

一方、Ｕ相巻線Ｕ２，Ｕ４では、対向するロータ２１側の部位が磁石磁極Ｍｎではなくロータコア２２（コア対向部２４）であるため、弱め界磁電流による鎖交磁束φｙが消滅せず、Ｕ相巻線Ｕ２，Ｕ４には鎖交磁束φｙが径方向内側に向かって通過する。このように、Ｕ相巻線Ｕ２，Ｕ４と対向するコア対向部２４によって、弱め界磁電流による鎖交磁束φｙの発生が許容される。すなわち、各コア対向部２４は、弱め界磁電流による鎖交磁束φｙの発生を許容する磁束許容部として機能する。そして、Ｕ相巻線Ｕ２，Ｕ４には、磁石磁極ＭｎによってＵ相巻線Ｕ１，Ｕ３に生じる鎖交磁束φｘに対して逆位相の鎖交磁束φｙが発生するように、弱め界磁電流が供給される。

すると、各Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４には、鎖交磁束φｘ，φｙによる誘起電圧が生じる。このとき、鎖交磁束φｘ，φｙが互いに逆位相であるため、鎖交磁束φｙによってＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４に生じる誘起電圧は、鎖交磁束φｘによってＵ相巻線Ｕ１，Ｕ３に生じる誘起電圧に対して逆極性（逆位相）となるため、各Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４の誘起電圧を合成した合成誘起電圧が効果的に減少されるようになっている。

なお、上記の作用は、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓと対向する巻線においても同様に生じる。つまり、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓが例えばＵ相巻線Ｕ１，Ｕ３と対向するときには、ロータコア２２の各コア対向部２４がＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４とそれぞれ対向するため、Ｕ相巻線Ｕ１，Ｕ３で生じる誘起電圧とＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４で生じる誘起電圧とが逆位相となり、各Ｕ相巻線Ｕ１〜Ｕ４の合成誘起電圧が効果的に減少される。

また、上記ではＵ相巻線Ｕ１〜Ｕ４の合成誘起電圧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においても同様に、ロータコア２２の各コア対向部２４による合成誘起電圧の減少が生じる。

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ロータ２１にコア対向部２４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る。

また、本実施形態では、上記のように、ティース１２ａとコア対向部２４との間のエアギャップＧａと、周方向に隣り合うティース１２ａ（周方向延出部１２ｄ）の間のティース間エアギャップＧｂとの関係が、「（２×Ｇａ）＞Ｇｂ」を満たすように設定されている。このため、周方向に隣り合うティース１２ａ（周方向延出部１２ｄ）の間の磁気抵抗を、当該各ティース１２ａとコア対向部２４との間の合成磁気抵抗（一方のティース１２ａとコア対向部２４との間の磁気抵抗と他方のティース１２ａとコア対向部２４との間の磁気抵抗との合成）よりも小さく構成することが可能となる。

これにより、ロータ２１の高速回転時（低負荷時）において、図３（ａ）に示すように、巻線１３に供給された弱め界磁電流による鎖交磁束φｙの磁路として、ロータコア２２のコア対向部２４を通る磁路Ｐａだけでなく、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄの間を通る磁路Ｐｂが形成される。従って、弱め界磁電流による鎖交磁束φｙを増加させやすくなり、その結果、巻線１３に生じる誘起電圧を低下させやすくなっている。

一方、ロータ２１の高負荷時（高トルクでの回転時）には、上記の高速回転時に比べて大きな電流が巻線１３に供給されるため、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄに磁気飽和が生じ、周方向に対向する周方向延出部１２ｄの間で磁束の短絡が生じにくくなっている（図３（ｂ）参照）。このため、周方向に対向する周方向延出部１２ｄの間の磁気抵抗（ティース間エアギャップＧｂ）を小さくすることで懸念されるトルクの低下は極めて小さいものとなる。

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は、ロータコア２２に設けられた永久磁石２５を用いる磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓと、ロータコア２２の一部からなるコア対向部２４とが周方向に並設されてなる。そして、例えば、Ｕ相巻線Ｕ１，Ｕ３が巻回されたティース１２ａと磁石磁極Ｍｎ（又は磁石磁極Ｍｓ）とが対向するロータ２１の回転位置で、Ｕ相巻線Ｕ２，Ｕ４が巻回されたティース１２ａとコア対向部２４が対向するように構成される。そして、このコア対向部２４は、対向する巻線１３（例えばＵ相巻線Ｕ２，Ｕ４）での弱め界磁電流による鎖交磁束φｙの発生を許容する磁石許容部として機能する。このため、巻線１３に供給する弱め界磁電流を小さく抑えつつも、弱め界磁電流によって生じる鎖交磁束φｙを増加させることが可能となり、その結果、巻線１３に生じる誘起電圧を抑えてモータの高回転化を図ることができる。なお、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２５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、本実施形態では、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄの間の磁気抵抗が、当該周方向に隣り合う各ティース１２ａとコア対向部２４との間の合成磁気抵抗よりも小さく設定される。これにより、周方向に対向する周方向延出部１２ｄの間に、弱め界磁電流によって生じる鎖交磁束φｙの磁路Ｐｂが形成されるため、弱め界磁電流によって生じる磁束をより一層増加させることが可能となる。

（２）本実施形態では、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士は、軸方向全体に亘って離間されている。そして、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士の間のティース間エアギャップＧｂが、当該周方向に隣り合う各ティース１２ａとコア対向部２４との間のエアギャップＧａの合計よりも小さく設定される。これにより、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士の間の磁気抵抗を、当該周方向に隣り合う各ティース１２ａとコア対向部２４との間の合成磁気抵抗よりも小さくすることができる。

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、コア対向部２４の外周面２４ａが軸線Ｌを中心とする円弧状をなすが、これに特に限定されるものではない。コア対向部２４の外周面２４ａを円弧状としない場合、コア対向部２４とティース１２ａとの間のエアギャップＧａが周方向において均一でなくなる。この場合には、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ間のティース間エアギャップＧｂが、当該２つのティース１２ａにおける各エアギャップＧａの最小値を足し合わせた値よりも小さく設定されることが好ましい。

・上記実施形態では、ティース間エアギャップＧｂを、周方向に隣り合うティース１２ａとコア対向部２４との間のエアギャップＧａの合計よりも小さく設定することで、周方向延出部１２ｄ間の磁気抵抗を、周方向に隣り合うティース１２ａとコア対向部２４との間の合成磁気抵抗よりも小さくしているが、これに特に限定されるものではない。例えば、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士を部分的に連結することで、周方向延出部１２ｄ間の磁気抵抗を、周方向に隣り合うティース１２ａとコア対向部２４との間の合成磁気抵抗よりも小さくしてもよい。

ここで、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士が部分的に連結された構成の一例を図４及び図５に示す。同図に示す構成では、ステータコア１２は、電磁鋼板よりなる複数のコアシート３０が軸方向に積層されて構成されている。各コアシート３０は電磁鋼板からプレス加工によって形成されるものであり、同例の各コアシート３０の形状は同一である。

各コアシート３０は、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄを繋ぐ連結部１２ｆを有している。連結部１２ｆは、各ティース１２ａの一対の周方向延出部１２ｄのうち、一方の周方向延出部１２ｄのみに形成され、他方の周方向延出部１２ｄは、周方向に隣り合う周方向延出部１２ｄに対して離間されている。つまり、コアシート３０の各周方向延出部１２ｄの近接箇所には、連結部１２ｆと非連結部（空隙Ｋ１）とが周方向において交互に形成されている。

また、各コアシート３０は、複数枚（同図では２枚）ずつ周方向にずらして軸方向に積層されている。このとき、各コアシート３０は、周方向に隣り合うティース１２ａの間隔分（本実施形態では３０°）だけ２枚ずつずらされることが好ましい。これにより、ステータコア１２において、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士の間には、連結部１２ｆと空隙Ｋ１とが軸方向において交互に設けられる。

このような構成によれば、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄの間において、連結部１２ｆを介して磁束が通りやすくなる。つまり、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士の間の磁気抵抗を、当該周方向に隣り合う各ティース１２ａとコア対向部２４との間の合成磁気抵抗よりも小さくしやすくなる。

なお、同構成では、各コアシート３０は、２枚ずつ周方向にずらして軸方向に積層されているが、これに限らず例えば、１枚又は３枚以上ずつ周方向ずらしてもよい。
また、同構成では、各コアシート３０が同一形状をなすが、これに特に限定されるものではない。例えば、図６に示す構成では、ステータコア１２は、周方向に隣り合う各周方向延出部１２ｄ同士が連結部１２ｆによって連結された第１コアシート３０ａと、周方向に隣り合う各周方向延出部１２ｄの間が全て離間された第２コアシート３０ｂとが積層されてなる。なお、同図の構成では、第１コアシート３０ａと第２コアシート３０ｂとが、軸方向において２枚ずつ交互に積層されている。このような構成によっても、ステータコア１２において、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士の間に、連結部１２ｆと空隙Ｋ１とを軸方向に交互に設けることができる。

上記の図４〜図６に示すような構成では、ステータコア１２における周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ同士の間に、連結部１２ｆ及び空隙Ｋ１を設けている。すなわち、周方向に隣り合うティース１２ａの周方向延出部１２ｄ間が連結部１２ｆにて部分的に連結されているが、これに特に限定されるものではなく、当該周方向延出部１２ｄ間が軸方向全体に亘って連結される構成（空隙Ｋ１部分に連結部１２ｆを設ける構成）としてもよい。

この場合、周方向延出部１２ｄ間の軸方向全体に亘って連結部１２ｆが形成されることで、該周方向延出部１２ｄ間に磁束が通りやすくなりすぎる場合があり、それにより、ロータ２１の高負荷時（高トルクでの回転時）における周方向延出部１２ｄ間で磁束の短絡によってトルクが低下するおそれがある。そこで、各コアシートの各連結部１２ｆを例えばつぶし加工によって軸方向に薄肉化すると、連結部１２ｆの磁気抵抗が増加するため、連結部１２ｆの軸方向の厚さを調節することで、周方向延出部１２ｄ間の磁気抵抗を適切な値に調節することが可能となる。なお、連結部１２ｆの磁気抵抗を増加させる方法としては、連結部１２ｆを薄肉化する方法以外に、レーザ照射によって連結部１２ｆを非磁性化させる方法を用いてもよい。

・上記実施形態のロータ２１において、図７に示すように、径方向に沿って延びるスリット孔２２ａ，２２ｂをロータコア２２に形成してもよい。同図に示す構成では、スリット孔２２ａは、各コア対向部２４の周方向中心にそれぞれ設けられている。スリット孔２２ｂは、周方向に隣り合う磁石磁極Ｍｎ，Ｍｎ間の境界部にそれぞれ設けられている。そして、これら４つのスリット孔２２ａ，２２ｂは、周方向において９０°間隔に配設されている。また、各スリット孔２２ａ，２２ｂは、ロータコア２２を軸方向に貫通している。各スリット孔２２ａ，２２ｂ内は空隙であり、磁性金属のロータコア２２よりも磁気抵抗が大きいため、各スリット孔２２ａ，２２ｂによってロータコア２２内を通る各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ（永久磁石２５）の磁束がコア対向部２４に誘導されるようになっている（図中、破線の矢印を参照）。

このような構成によれば、各コア対向部２４は、周方向に隣り合う磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓ（永久磁石２５）の磁束作用によって疑似的な磁極（コア磁極）として機能する。具体的には、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎの磁束は、スリット孔２２ａ，２２ｂによって、コア対向部２４におけるスリット孔２２ａよりも磁石磁極Ｍｎ側の部位に誘導される。これにより、コア対向部２４の当該部位がＳ極のコア磁極Ｃｓとして機能する。また同様に、Ｓ極の磁石磁極Ｍｓの磁束は、スリット孔２２ａ，２２ｂによって、コア対向部２４におけるスリット孔２２ａよりも磁石磁極Ｍｓ側の部位に誘導される。これにより、コア対向部２４の当該部位がＮ極のコア磁極Ｃｎとして機能する。

ここで、上記実施形態では、図７に示す構成のようなスリット孔２２ａ，２２ｂがロータコア２２に形成されていないことから、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの磁束は異極間同士で短絡して各コア対向部２４にほぼ流れない。これにより、各コア対向部２４には、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの磁束による磁極が形成されないようになっている。その結果、各コア対向部２４は、巻線１３における弱め界磁磁束（弱め界磁電流による鎖交磁束φｙ）の発生を許容する磁束許容部として構成される。このような構成では、マグネットトルクが稼ぎにくく、高トルク化を図る点では不利となるものの、上記したように高回転化を図る点では有利である。

一方、図７に示す構成では、ロータコア２２に形成された各スリット孔２２ａ，２２ｂによって、各コア対向部２４がコア磁極Ｃｎ，Ｃｓとして機能するため、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓの磁束により巻線１３の弱め界磁磁束が発生しにくくなる。これにより、上記実施形態のような各コア対向部２４を磁束許容部とする構成に比べて高回転化を図る点では不利となるものの、高トルク化を図る点で有利な構成となる。

すなわち、上記実施形態のようにコア対向部２４を磁束許容部として機能させるか、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓとして機能させるかによって、モータの出力特性（トルク及び回転数）を調整する事が可能となる。また、コア対向部２４をコア磁極Ｃｎ，Ｃｓとして機能させる場合には、例えばスリット孔２２ａ，２２ｂの形状等の構成変更によって、コア磁極Ｃｎ，Ｃｓ（コア対向部２４）に誘導する磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの磁束の量を調整することが可能であり、それにより、モータの出力特性（トルク及び回転数）を調整する事が可能となる。

・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２５がロータコア２２の外周面に固着されたＳＰＭ構造をなしているが、例えば図８に示すように、ロータコア２２の外周面２２ｃよりも内側部分に永久磁石を埋め込む態様とした埋込磁石型構造（ＩＰＭ構造）としてもよい。

図８に示す構成では、各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓは、ロータコア２２に埋設された直方体状の一対の永久磁石４１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４１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（直線Ｌ１を参照）に対して線対称に設けられている。また、各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにおける一対の永久磁石４１は、ロータ２１を周方向において磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの数の２倍（本例では８）で等分したときの角度範囲（本例では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４１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。

また、同図では、Ｎ極の磁石磁極Ｍｎ及びＳ極の磁石磁極Ｍｓの各永久磁石４１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４１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４１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。

このような各磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの構成によれば、一対の永久磁石４１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４１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４１の間の磁石間コア部２２ｄ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、ロータコア２２における磁極対Ｐの周方向間に位置するコア対向部４２は、上記実施形態のコア対向部２４と同様に磁石許容部として機能するため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、この構成によれば、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓにおいて、永久磁石４１がロータコア２２に埋設されるため、弱め界磁制御時における永久磁石４１の減磁を抑制する点で有利となる。

なお、図８に示す構成の磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓでは、ロータコア２２に埋設される一対の永久磁石４１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、同図に示すようなＩＰＭ構造のロータ２１において、ロータコア２２に例えばスリット孔（図７参照）を形成し、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの磁束をコア対向部４２に誘導することで、コア対向部４２に磁極（コア磁極）が生じるように構成してもよい。

・ロータ２１における磁極対Ｐとコア対向部２４の位置関係は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、ロータ２１の周方向半分に磁極対Ｐを構成し、残りの半分にコア対向部２４を構成してもよい。

・上記実施形態では、ロータ２１における磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓの数を４つとし、ステータ１１の巻線１３の数を１２個としたが、磁石磁極Ｍｎ，Ｍｓと巻線１３の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、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、ステータコア１２をコアシートの積層構造としたが、これ以外に例えば、圧粉体コアや、鍛造（冷間鍛造）や切削等で成形した一体ブロックとしてもよい。

・上記実施形態では、永久磁石２５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、１２ｂ…外周部（基部）、１２ｄ…周方向延出部、１２ｆ…連結部、１３…巻線、２１…ロータ、２２…ロータコア、２４，４２…コア対向部、２５，４１…永久磁石、Ｍｎ，Ｍｓ…磁石磁極、Ｕ１〜Ｕ４…Ｕ相巻線、Ｖ１〜Ｖ４…Ｖ相巻線、Ｗ１〜Ｗ４…Ｗ相巻線、Ｇａ…エアギャップ、Ｇｂ…ティース間エアギャップ、Ｃｎ，Ｃｓ…コア磁極。

Claims (5)

1. 基部及び該基部から延出された複数のティースを有するステータコアと前記複数のティースの各々に巻回された巻線とを有するステータと、
   前記各ティースの延出方向の先端部と対向配置され、前記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回転するロータと
   を備えたモータであって、
   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、ロータコアに設けられた永久磁石を用いる磁石磁極と、前記ロータコアの一部からなり前記ティースと対向するコア対向部とが周方向に並設されてなり、前記第１の巻線が巻回された前記ティースと前記磁石磁極とが対向するロータの回転位置で、前記コア対向部が、前記第２の巻線が巻回された前記ティース及び当該ティースと周方向に隣り合うティースと対向するように構成され、
   周方向に隣り合う前記ティースの前記先端部同士の間の磁気抵抗が、当該周方向に隣り合う各ティースと前記コア対向部との間の合成磁気抵抗よりも小さく設定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、
   周方向に隣り合う前記ティースの前記先端部同士の間のエアギャップが、当該周方向に隣り合う各ティースと前記コア対向部との間のエアギャップの合計よりも小さく設定されていることを特徴とするモータ。
3. 請求項１に記載のモータにおいて、
   周方向に隣り合う前記ティースの前記先端部同士を繋ぐ連結部を備えていることを特徴とするモータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記コア対向部は、前記第２の巻線での弱め界磁電流による鎖交磁束の発生を許容する磁束許容部として機能することを特徴とするモータ。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータにおいて、
   前記コア対向部は、前記磁石磁極の磁束作用によって磁極として機能することを特徴とするモータ。

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