JP2022067419A - ロータ、モータおよびロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動トルクを高めたロータ、モータおよびロータの製造方法の提供。
【解決手段】実施形態のロータは、モータに設けられステータと対向し回転軸を中心として回転するロータである。ロータは、磁石部を備える。磁石部は、回転軸を中心とする環状である。磁石部は、主マグネットと補助マグネットとを有する。主マグネットは、径方向を磁化方向とされる。複数の主マグネットは、周方向に沿って等間隔に並ぶ。補助マグネットは、周方向を磁化方向とされる。補助マグネットは、周方向に並ぶ主マグネット同士の間に配置される。主マグネットおよび補助マグネットのうち少なくとも一方は、希土類磁石である。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ロータ、モータおよびロータの製造方法に関する。

ロータのマグネットをハルバッハ配列で並べることで駆動トルクが高められたモータが知られている。近年では、ハルバッハ配列のロータにおいて、さらに高い駆動トルクを出力することが求められている。

国際公開第２０１３／００８２８４号

本発明が解決しようとする課題は、駆動トルクを高めたロータ、モータおよびロータの製造方法を提供することである。

実施形態のロータは、モータに設けられステータと対向し回転軸を中心として回転するロータである。ロータは、磁石部を備える。磁石部は、回転軸を中心とする環状である。磁石部は、主マグネットと補助マグネットとを有する。主マグネットは、径方向を磁化方向とされる。複数の主マグネットは、周方向に沿って等間隔に並ぶ。補助マグネットは、周方向を磁化方向とされる。補助マグネットは、周方向に並ぶ主マグネット同士の間に配置される。主マグネットおよび補助マグネットのうち少なくとも一方は、希土類磁石である。

一実施形態のモータを有する洗濯機の断面図である。 一実施形態のロータおよびステータの断面斜視図である。 一実施形態のロータの断面模式図である。 一実施形態の同極着磁工程を示す模式図である。 一実施形態の異極着磁工程を示す模式図である。 変形例１のロータの断面模式図である。 図６の部分拡大図である。 変形例２のロータの断面模式図である。 変形例３のロータの断面模式図である。 変形例４のロータの断面模式図である。

以下、実施形態のロータ、モータおよびロータの製造方法を、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

図１は、本実施形態のモータを有する洗濯機の断面図である。
以下の説明において、洗濯機の設置面側つまり鉛直下側を洗濯機の下側とし、設置面とは反対側つまり鉛直上側を洗濯機の上側とする。また、洗濯機の正面に立つユーザから洗濯機を見た方向を基準に、左右を定義している。また、洗濯機から見て洗濯機の正面に立つユーザに近い側を「前」、遠い側を「後ろ」と定義している。本明細書において「横幅方向」とは、上記定義における左右方向を意味する。本明細書において「奥行方向」とは、上記定義における前後方向を意味する。図中において、＋Ｘ方向が右方向、－Ｘ方向が左方向、＋Ｙ方向が後方向、－Ｙ方向が前方向、＋Ｚ方向が上方向、－Ｚ方向が下方向である。

洗濯機１は、例えば、筐体１１、トップカバー１２、水槽１３、回転槽１４、パルセータ１５、およびモータ１６を有する。洗濯機１は、回転槽１４の回転軸Ｏが鉛直方向を向いたいわゆる縦軸型の洗濯機である。なお、洗濯機１は、縦軸型に限られず、回転槽１４の回転軸が水平又は後方へ向かって下降傾斜した横軸型いわゆるドラム式洗濯機であってもよい。

筐体１１は、例えば鋼板によって全体として矩形箱状に構成されている。トップカバー１２は、例えば合成樹脂製であって、筐体１１の上部に設けられている。水槽１３および回転槽１４は、洗濯対象となる衣類を収容する洗濯槽及び脱水槽として機能する。水槽１３および回転槽１４は、筐体１１内に設けられている。水槽１３および回転槽１４は、上面が開口した容器状に構成されている。水槽１３内の水は、排水口１３１から流出し、排水弁１３２を介して外部に排水される。

モータ１６は、水槽１３の下側に配置される。モータ１６は、クラッチ機構１７を介して、回転槽１４およびパルセータ１５に接続される。モータ１６の回転軸Ｏは、水槽１３の中心と一致する。

本実施形態のモータ１６は、アウターロータ型である。モータ１６は、回転軸Ｏを中心として配置される円環状のステータ３０と、ステータ３０を径方向外側から囲むロータ２０と、を有する。すなわち、モータ１６には、ステータ３０およびロータ２０が設けられる。ステータ３０は、洗濯機１の筐体１１に固定される。また、ロータ２０は、回転軸Ｏを中心として回転する。

ロータ２０は、周壁部２２と底壁部２１とを有する有底筒状である。周壁部２２は、回転軸Ｏを中心とする筒状である。周壁部２２は、径方向においてステータ３０と対向する。すなわち、ロータ２０は径方向においてステータ３０と対向する。底壁部２１は、周壁部２２の下端部から径方向内側に延びる。底壁部２１は、回転軸Ｏと直交する平面に沿う円板状である。ロータ２０は、底壁部２１においてクラッチ機構１７に接続される。

クラッチ機構１７は、モータ１６の回転を回転槽１４およびパルセータ１５に選択的に伝達する。クラッチ機構１７は、洗い時およびすすぎ時には、モータ１６の駆動力をパルセータ１５に伝達してパルセータ１５を低速で直接正逆回転駆動させる。一方、クラッチ機構１７は、脱水時等には、モータ１６の駆動力を回転槽１４に伝達して、回転槽１４を一方向に高速で回転駆動させる。

図２は、ロータ２０およびステータ３０の断面斜視図である。図２においてマグネットの形状を模式化して図示する。
以下の説明において、ロータ２０に対して、ステータ３０が配置される方向（本実施形態において径方向内側）をステータ側Ｒ１と呼び、径方向においてステータ３０の反対側の方向（本実施形態において径方向外側）を反ステータ側Ｒ２と呼ぶ場合がある。

ステータ３０は、ステータコア３１と、コイル３９と、図示略のインシュレータと、を有する。ステータコア３１は、回転軸Ｏを中心とする円環状のコアバック部３２と、コアバック部３２から径方向外側に延び出る複数のティース部３３と、を有する。複数のティース部３３は、周方向Ｃに沿って並ぶ。コイル３９は、インシュレータを介してティース部３３に導線を巻き付けることで構成される。

ロータ２０は、磁石部２３と、フレーム６０と、これらを互いに固定する保持部７０と、を備える。

フレーム６０は、円盤部６１と筒状部６２とを有する。円盤部６１は、回転軸Ｏを中心とする円盤状である。円盤部６１は、ロータ２０の底壁部２１を構成する。筒状部６２は、円盤部６１の外縁から上側に延びる。筒状部６２は、回転軸Ｏを中心とする円筒状である。

磁石部２３は、回転軸Ｏを中心とする環状である。磁石部２３は、複数の主マグネット８０と、複数の補助マグネット９０と、を有する。主マグネット８０および補助マグネット９０は、それぞれ一様な断面で回転軸Ｏの軸方向に沿って延びる柱状に延びる。主マグネット８０および補助マグネット９０の上面は、略同一平面を形成している。同様に、主マグネット８０および補助マグネット９０の下面は、略同一平面を形成している。主マグネット８０および補助マグネット９０の上面および下面は、保持部７０によって埋め込まれる。

本実施形態において、主マグネット８０および補助マグネット９０は、希土類磁石である。より具体的には、本実施形態の主マグネット８０および補助マグネット９０は、ネオジム磁石である。希土類磁石は、他の種類の磁石（例えば、フェライト磁石）と比較して、磁力が強い。本実施形態のロータ２０によれば、ロータ２０の回転トルクを高めることができる。また、本実施形態のロータ２０によれば、主マグネット８０および補助マグネット９０の径方向の厚さを小さくしても十分な回転トルクを得ることができる。結果的に、ロータ２０の径方向寸法を小型化することができる。
なお、このような効果は、主マグネット８０および補助マグネット９０のうち何れか一方が希土類磁石である場合に得ることができ、両方が希土類磁石である場合に特に大きな効果を得ることができる。すなわち、主マグネット８０および補助マグネット９０のうち少なくとも一方が希土類磁石であれば、一定の効果が期待できる。

後述するように、本実施形態の主マグネット８０および補助マグネット９０のうち少なくとも一方は、保持部７０によって保持させて固定した後に着磁される。すなわち、主マグネット８０および補助マグネット９０のうち少なくとも一方は、主マグネット８０および補助マグネット９０を整列させる段階で、着磁されていない。このため、主マグネット８０および補助マグネット９０として磁力の強い希土類磁石を採用する場合であっても、これらを交互に整列させやすい。

図３は、ロータ２０の断面模式図である。
主マグネット８０および補助マグネット９０は、周方向Ｃに沿って交互に配置される。複数の主マグネット８０は、周方向に沿って等間隔に並ぶ。補助マグネット９０は、周方向に並ぶ主マグネット８０同士の間に配置される。主マグネット８０と補助マグネット９０とは、それぞれ径方向Ｒと周方向Ｃとに磁化されている。すなわち、主マグネット８０および補助マグネット９０は、ハルバッハ配列で並ぶ。

本実施形態のロータ２０は、４つの主マグネット８０と、４つの補助マグネット９０とを有する。したがって、本実施形態のロータ２０の極数は、４極である。しかしながら、ロータ２０の極数は、本実施形態に限定されない。

主マグネット８０は、径方向Ｒに磁化された磁石である。すなわち、主マグネット８０は、径方向Ｒを内部磁束の方向とする。周方向Ｃに並ぶ複数の主マグネット８０の磁極の向きは、交互に反転されている。したがって、周方向Ｃにおいて隣り合う主マグネット８０同士の径方向一方側を向く磁極（Ｎ極又はＳ極）は、互いに異なる。

主マグネット８０は、ステータ側Ｒ１を向きステータ３０に対向する第１対向面８１と、反ステータ側Ｒ２を向く第１背面８２と、周方向両側を向くそれぞれ一対の第１周端面８３と、を有する。主マグネット８０は、一様な径方向の厚さで、周方向に沿って円弧状に延びる。

第１対向面８１は、回転軸Ｏを中心とする円弧状の面である。同様に、第１背面８２は、回転軸Ｏを中心とする円弧状の面であり、第１対向面８１と反対側を向く。第１周端面８３は、平坦面である。一対の第１周端面８３は、それぞれ径方向に沿って延びる。

補助マグネット９０は、周方向Ｃに磁化された磁石である。すなわち、補助マグネット９０は、周方向Ｃを内部磁束の方向とする。周方向Ｃに並ぶ複数の補助マグネット９０の磁極の向きは、交互に反転されている。したがって、周方向Ｃにおいて隣り合う補助マグネット９０同士の周方向一方側を向く磁極（Ｎ極又はＳ極）は、互いに異なる。

補助マグネット９０は、ステータ側Ｒ１を向きステータ３０に対向する第２対向面９１と、反ステータ側Ｒ２を向く第２背面９２と、周方向両側をそれぞれ向く一対の第２周端面９３と、を有する。補助マグネット９０は、一様な径方向の厚さで、周方向に沿って円弧状に延びる。

第２対向面９１は、回転軸Ｏを中心とする円弧状の面である。第２対向面９１は、主マグネット８０の第１対向面８１に連なる。同様に、第２背面９２は、回転軸Ｏを中心とする円弧状の面であり、第２対向面９１と反対側を向く。第２背面９２は、主マグネット８０の第１背面８２に連なる。

第２周端面９３は、平坦面である。一対の第２周端面９３は、それぞれ径方向に沿って延びる。第２周端面９３は、隣接する主マグネット８０の第１周端面８３と対向する。第２周端面９３は、隣接する主マグネット８０の第１周端面８３と面接触する。磁石部２３において、主マグネット８０と補助マグネット９０とが接触する部分を境界部２５と呼ぶ。本実施形態によれば、主マグネット８０と補助マグネット９０とが境界部２５で接触するため、主マグネット８０と補助マグネット９０との間に流れる磁路の磁気抵抗を低減することができ、ロータ２０の磁気特性を高めることができる。

本実施形態の主マグネット８０および補助マグネット９０において、周方向両側に位置する一対の周端面（第１周端面８３又は第２周端面９３）は、それぞれ径方向に延びる。しかしながら、主マグネット８０および補助マグネット９０のうち何れか一方の一対の周端面は、互いに平行な面であってもよい。この場合、他方の周端面は、対向する一方の周端面と面接触する方向に延びることが好ましい。一般的に、マグネットは、最終工程において研磨される。マグネットの一対の周端面を互いに平行とする場合、研磨工程が容易となり、マグネットを安価に製造できる。

本実施形態において、補助マグネット９０の周方向Ｃに沿う寸法は、主マグネット８０の周方向Ｃに沿う寸法より小さい。補助マグネット９０の周方向Ｃに沿う寸法と主マグネット８０の周方向Ｃに沿う寸法との比率は、ロータ２０の磁気特性を確保する目的で１：１．８～２．２とすることが好ましい。これにより、高出力のロータ２０が構成される。

なお、本実施形態において、主マグネット８０および補助マグネット９０の径方向Ｒに沿う厚さは、互いに等しい。しかしながら、主マグネット８０および補助マグネット９０の径方向Ｒに沿う厚さは、互いに異なっていてもよい。

保持部７０は、樹脂製である。保持部７０は、磁石部２３（すなわち、複数の主マグネット８０および複数の補助マグネット９０）を埋め込む。これにより、保持部７０は、複数の主マグネット８０および複数の補助マグネット９０を保持する。なお、図示を省略するが、保持部７０には、成型時に金型内で、主マグネット８０および補助マグネット９０の位置を決める保持ピンの痕跡が残る。

本実施形態において、主マグネット８０の第１対向面８１は、保持部７０からステータ側Ｒ１に露出する。主マグネット８０は、第１対向面８１において保持部７０を成形する金型の内側面に接触する。本実施形態のロータ２０のように、複数のマグネット（主マグネット８０および補助マグネット９０）がハルバッハ配列によって並べられる場合、主マグネット８０の位置精度がモータ１６の出力性能に大きな影響を与える。本実施形態によれば、主マグネット８０を、保持部７０を成形する金型の内側面に接触させることで、保持部７０の成形後の主マグネット８０の位置精度を高めることができ、モータ１６の出力性能を高めることができる。さらに、本実施形態によれば、第１対向面８１とステータ３０との間の磁束の流れを保持部７０が阻害することを抑制でき、モータ１６の出力性能を高めることができる。
同様に、補助マグネット９０の第２対向面９１は、保持部７０からステータ側Ｒ１に露出する。これにより、補助マグネット９０は、保持部７０の成形時に金型の内側面に接触し、成型後の位置精度が高められる。

本実施形態によれば、主マグネット８０および補助マグネット９０は、周方向Ｃに沿って円弧状に延びる。このため、主マグネット８０の第１対向面８１および補助マグネット９０の第２対向面９１を金型の円弧面に接触させて、主マグネット８０および補助マグネット９０を金型内で安定して保持させることができる。結果的に、主マグネット８０および補助マグネット９０の位置を安定させ、ロータ２０の性能を安定させることができる。

本実施形態のロータ２０は、ステータ３０を径方向外側から囲むアウターロータ型である。アウターロータ型のロータ２０は、インナーロータ型と比較して、磁石部２３が径方向外側位置するため、大きなトルクを出力することができる。
なお、本実施形態ではアウターロータ型のロータ２０について説明したが、インナーロータ型において上記の構成を採用することもできる。

＜ロータの製造方法＞
次に、ロータ２０の製造方法について説明する。
ここでは、ロータ２０の製造方法として、第１の製造方法および第２の製造方法を順に説明する。第１の製造方法は、主マグネット８０および補助マグネット９０を保持部７０成型後に着磁する製造方法である。第２の製造方法は、補助マグネット９０を予め着磁し、保持部７０を成形後に主マグネット８０を着磁する製造方法である。製造者は、第１の製造方法および第２の製造方法の何れか一方を採用してロータ２０を製造する。

＜第１の製造方法＞
ロータ２０の第１の製造方法は、樹脂成型工程と着磁工程とを有する。本実施形態において、樹脂成型工程および着磁工程は、この順で行われる。

樹脂成型工程は、未着磁の主マグネット８０と未着磁の補助マグネット９０とを金型内に収容し、金型内に溶融樹脂を充填してこれらを樹脂モールドする工程である。樹脂が固化した後に、ロータ２０は金型から取り出される。

着磁工程は、主マグネット８０および補助マグネット９０に着磁する工程である。
以下の説明において、未着磁の主マグネット８０を第１の磁性部材８０Ａと呼び、未着磁の補助マグネット９０を第２の磁性部材９０Ａと呼ぶ。

着磁工程は、同極着磁工程と異極着磁工程とを有する。
図４は、同極着磁工程を示す模式図である。また、図５は、異極着磁工程を示す模式図である。

同極着磁工程は、第２の磁性部材９０Ａに着磁し第２の磁性部材９０Ａの磁化方向を周方向Ｃとする工程である。第２の磁性部材９０Ａは、同極着磁工程によって着磁されて永久磁石（補助マグネット９０）となる。

異極着磁工程は、第１の磁性部材８０Ａに着磁し第１の磁性部材８０Ａの磁化方向を径方向Ｒとする工程である。第１の磁性部材８０Ａは、異極着磁工程によって着磁されて永久磁石（主マグネット８０）となる。

同極着磁工程および異極着磁工程は、着磁装置４によって行われる。着磁装置４は、４個の着磁ヨーク（第１着磁ヨーク４０Ａ、第２着磁ヨーク４０Ｂ、第３着磁ヨーク４０Ｃおよび第４着磁ヨーク４０Ｄ）を有する。４個の着磁ヨークは、着磁電源（不図示）に接続されている。なお、本実施形態の着磁装置４は４個の着磁ヨークを用いている。しかしながら、着磁装置４は、例えば、全ての第１の磁性部材８０Ａと全ての第２の磁性部材９０Ａとを同時に着磁可能な個数の着磁ヨークを有してもよい。

第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂとは、径方向Ｒに対向して配置される。第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂとは、一個の第１の磁性部材８０Ａの板厚方向の両側に配置される。第１着磁ヨーク４０Ａは径方向Ｒの外側に配置され、第２着磁ヨーク４０Ｂは径方向Ｒの内側に配置される。

第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄとは、径方向Ｒに対向して配置されている。第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄとは、第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂが挟み込む第１の磁性部材８０Ａの隣の第１の磁性部材８０Ａの板厚方向の両側に配置される。第３着磁ヨーク４０Ｃは径方向Ｒの外側に配置され、第４着磁ヨーク４０Ｄは径方向Ｒの内側に配置される。

図４に示すように、同極着磁工程において、対向する第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂに同極の磁場を発生させる。さらに、対向する第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄに同極の磁場を発生させる。このとき、第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄに発生させる磁場は、第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂに発生させる磁場と異極である。同極着磁工程により、第２の磁性部材９０Ａは、周方向Ｃに着磁される。なお、第２の磁性部材９０Ａを周方向Ｃにおいて反対方向に着磁させる場合、４個の着磁ヨーク４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄに発生させる磁場を上記と反対の極にすればよい。

図５に示すように、異極着磁工程において、対向する第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂに異極の磁場を発生させることで、挟まれた第１の磁性部材８０Ａが一方向に着磁される（対向着磁）。同時に、対向する第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄに異極の磁場を発生させることで、挟まれた第１の磁性部材８０Ａが他方向に着磁される（対向着磁）。このとき、第３着磁ヨーク４０Ｃと第４着磁ヨーク４０Ｄとの間の磁場の向きは、第１着磁ヨーク４０Ａと第２着磁ヨーク４０Ｂとの間の磁場の向きと反対である。異極着磁工程では、全ての第１の磁性部材８０Ａに順次着磁を行う。

着磁工程において、同極着磁工程と異極着磁工程とは、この順で交互に繰り返して行われる。着磁工程を完了させることで、ロータ２０が完成する。製造されたロータ２０は、別途製造されたステータ３０と組み合わされる。

本実施形態のロータ２０の第１の製造方法によれば、樹脂成型工程において、第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａが何れも未着磁である。このため、第１の磁性部材８０Ａおよび第２の磁性部材９０Ａを金型内に収容し整列させる手順を円滑に行うことができる。

本実施形態によれば、主マグネット８０および補助マグネット９０は、樹脂成型工程において樹脂モールドされ保持部７０により固定される。保持部７０は、主マグネット８０および補助マグネット９０が互いに反発して離間することを抑制する。そのため、主マグネット８０と補助マグネット９０の配置の自由度を高めることができる。本実施形態においては、主マグネット８０と補助マグネット９０とが高密度に配置されている。これにより、ロータ２０の磁力が高められ、モータ１６のトルクが向上する。

本実施形態のロータ２０の製造方法によれば、主マグネット８０の着磁は、対向着磁により実施される。このため、主マグネット８０の着磁工程（異極着磁工程）における漏れ磁束の発生が抑制され、主マグネット８０の着磁率を高めることができる。さらに、本実施形態のロータ２０の製造方法によれば、同極着磁工程の後に異極着磁工程が実施される。このため、補助マグネット９０の着磁工程における主マグネット８０の減磁を抑制できる。

＜第２の製造方法＞
ロータ２０の第２の製造方法は、予備着磁工程と樹脂成型工程と着磁工程とを有する。本実施形態において、樹脂成型工程および着磁工程は、この順で行われる。

予備着磁工程では、磁性部材に着磁がなされ補助マグネット９０が製造される。予備着磁工程では、補助マグネット９０のみが着磁され、主マグネット８０は未だ着磁されていない。予備着磁工程において、補助マグネット９０は、従来公知の方法によって着磁される。

樹脂成型工程は、未着磁の主マグネット８０と、着磁された補助マグネット９０と、を金型内に収容し、金型内に溶融樹脂を充填してこれらを樹脂モールドする工程である。樹脂が固化した後に、ロータ２０は金型から取り出される。

第２の製造方法の着磁工程は、主マグネット８０に着磁する工程である。主マグネット８０への着磁は、図５を基に説明した異極着磁工程によって行われる。すなわち、着磁工程では、磁性部材８０Ａに着磁し磁性部材８０Ａの磁化方向を径方向Ｒとする。磁性部材８０Ａは、異極着磁工程によって着磁されて永久磁石（主マグネット８０）となる。

本実施形態の第２の製造方法によれば、樹脂成型工程において、主マグネット８０が未着磁である。着磁済みの補助マグネット９０と未着磁の主マグネット８０とは、互いに反発することがない。このため、補助マグネット９０と主マグネット８０とを金型内に収容し整列させる手順を円滑に行うことができる。

本実施形態の第２の製造方法によれば、樹脂成型工程の前に補助マグネット９０が着磁されているため、樹脂成型工程における金型内で補助マグネット９０が未着磁の主マグネット８０に吸着する。これにより、補助マグネット９０と主マグネット８０との密着性が高まり、補助マグネット９０と主マグネット８０との間の磁気抵抗を低減できる。
さらに、ロータがヨーク（後述する変形例）を有し、ヨークと磁石部とが保持部に埋め込まれる場合、金型内で着磁済の補助マグネット９０がヨークに吸着するため、補助マグネット９０とヨークとの密着性を高めることができる。

また、第１の製造方法として説明したように、補助マグネット９０を着磁する場合、図４に示す同極着磁工程を行う必要がある。同極着磁工程では、反発しあう磁極によって湾曲して形成される磁束を用いて着磁を行う工程であり、着磁対象である補助マグネット９０内で磁束が高めがたい。結果的に、同極着磁工程は、異極着磁工程と比較して、安定した着磁を行うことが困難である。本実施形態の第２の製造方法によれば、同極着磁工程を行うことなくハルバッハ配列のロータ２０を製造することができる。

＜変形例１＞
図６は、上述の実施形態に採用可能な変形例１のロータ１２０の断面模式図である。
本変形例のロータ１２０は、上述の実施形態と比較して、主に、ヨーク１５０を有する点が主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本変形例のロータ１２０は、磁石部２３と、ヨーク１５０と、を備える。また、図示を省略するが、ロータ１２０は、磁石部２３とヨーク１５０とを固定する樹脂製の保持部を有する。保持部は、上述の実施形態と同様に、磁石部２３の各マグネットの一部を埋め込む。

磁石部２３は、回転軸Ｏを中心とする環状である。磁石部２３は、複数の主マグネット８０と、複数の補助マグネット９０と、を有する。主マグネット８０および補助マグネット９０は、希土類磁石である。磁石部２３は、径方向外側（反ステータ側Ｒ２）を向く背面２３ａを有する。背面２３ａは、ステータ３０の反対側を向く。磁石部２３は、背面２３ａでヨーク１５０の内側面１５０ａに接触する。

ヨーク１５０は、回転軸Ｏを中心とする環状である。ヨーク１５０は、磁石部２３を径方向外側（反ステータ側Ｒ２）から囲む。ヨーク１５０の内側面１５０ａは、主マグネット８０の第１背面８２および補助マグネット９０の第２背面９２と接触する。

図７は、図６の部分拡大図である。図７には、磁石部２３の磁束の流れを模式的に示す。ヨーク１５０が磁石部２３の背面２３ａに設けられることで、磁石部２３の背面２３ａ側における磁束の流れがスムーズとなる。

本変形例の主マグネット８０および補助マグネット９０は、希土類磁石であり、径方向に沿う厚さを小さくできる。このため、主マグネット８０と補助マグネット９０との境界部２５において、磁束密度が高まり結果的に磁気抵抗が高まる虞がある。本変形例によれば、ヨーク１５０が磁石部２３の背面２３ａ側でスムーズに流すことができる。結果的に、主マグネット８０と補助マグネット９０との間の磁路の磁気抵抗を低減することができ、ロータ１２０の磁気特性を高めることができる。

本変形例において、ヨーク１５０の径方向に沿う厚さ（以下、単に厚さ）は、磁石部２３の厚さより、大きいことが好ましい。これにより、ヨーク１５０において境界部２５の磁束をスムーズに流すことができ、ヨーク１５０による磁気抵抗低減の効果を十分に得ることができる。

本変形例において、主マグネット８０および補助マグネット９０の厚さは、ともに周方向に沿って一様であり、互いに一致する。このため、磁石部２３の厚さは、周方向に沿って一様である。磁石部２３の厚さが一様ではない場合（例えば、主マグネット８０と補助マグネット９０との厚さが互いに異なる場合）、ヨーク１５０の厚さは、磁石部２３の厚さの最小寸法より大きければよい。

また、本変形例において、ヨーク１５０の厚さは、周方向に沿って一様であるが、ヨーク１５０の厚さが一様でない場合について説明する。ヨーク１５０において最も磁束密度が高まりやすい部分は、磁石部２３の境界部２５の径方向外側（反ステータ側Ｒ２）に位置し、境界部２５に接触する部分である。この部分を、境界接触部１５１と呼ぶこととする。ヨーク１５０の厚さが一様でない場合、ヨーク１５０の厚さは、境界接触部１５１において、磁石部２３の径方向に沿う厚さより、大きければよい。

＜変形例２＞
図８は、上述の実施形態に採用可能な変形例２のロータ２２０の断面模式図である。
本変形例のロータ２２０は、変形例１と同様にヨーク２５０を有するが、ヨーク２５０に低磁気抵抗領域２５６と高磁気抵抗領域２５７とが設けられる点が主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本変形例のロータ２２０は、磁石部２３と、ヨーク２５０と、を備える。ヨーク２５０は、回転軸Ｏを中心とする環状である。ヨーク２５０は、磁石部２３を径方向外側から囲む。ヨーク２５０の内側面２５０ａは、主マグネット８０の第１背面８２および補助マグネット９０の第２背面９２と接触する。

ヨーク２５０には、低磁気抵抗領域２５６および高磁気抵抗領域２５７が設けられる。低磁気抵抗領域２５６および高磁気抵抗領域２５７は、それぞれ周方向に沿って延びる。低磁気抵抗領域２５６および高磁気抵抗領域２５７は、周方向に沿って交互に並ぶ。

高磁気抵抗領域２５７は、低磁気抵抗領域２５６より磁気抵抗が大きい。各領域における磁気抵抗の差異は、各領域の材質、熱処理、圧延方向などで調整される。また、高磁気抵抗領域２５７に径方向に貫通するスリットや、開口を設けることで、低磁気抵抗領域２５６より磁気抵抗が高められていてもよい。さらに、図８に仮想線（二点鎖線）によって図示するように、ヨーク２５０に凹部２５４が設けられていてもよい。この場合、ヨーク２５０の内側面２５０ａと磁石部２３との間に空隙が設けられることで、高磁気抵抗領域２５７の磁気抵抗が高められていてもよい。

高磁気抵抗領域２５７は、主マグネット８０および補助マグネット９０の周方向中央部の径方向外側（反ステータ側Ｒ２）に位置する。一方で、低磁気抵抗領域２５６は、主マグネット８０と補助マグネット９０との境界部２５の径方向外側（反ステータ側Ｒ２）に位置する。

本変形例のヨーク２５０は、低磁気抵抗領域２５６において、主マグネット８０と補助マグネット９０との境界部２５に接触する。ヨーク２５０は、主マグネット８０と補助マグネット９０との境界部２５において、磁束密度が高まり易い。本変形例によれば、ヨーク２５０は、低磁気抵抗領域２５６において、主マグネット８０と補助マグネット９０との間で磁束を効率的に通過させることができ、ロータ２２０の磁気特性を高めることができる。

本変形例において、補助マグネット９０の周方向中央部の径方向外側には、ヨーク２５０の高磁気抵抗領域２５７が配置される。このため、補助マグネット９０の周方向中央部からヨーク２５０側に磁束が流れ難くなり、磁束が周方向に隣接する主マグネット８０に向かって流れ易くなる。これによって、磁路が大きく迂回して構成されることが抑制され、結果的にロータ２２０の磁気特性を高めることができる。

同様に、本変形例において、主マグネット８０の周方向中央部の径方向外側には、ヨーク２５０の高磁気抵抗領域２５７が配置される。このため、主マグネット８０の周方向中央部からヨーク２５０側に磁束が流れ難くなり、磁束が周方向に隣接する補助マグネット９０に向かって流れ易くなる。これによって、磁路が大きく迂回して構成されることが抑制され、結果的にロータ２２０の磁気特性を高めることができる。

＜変形例３＞
図９は、上述の実施形態に採用可能な変形例３のロータ３２０の断面模式図である。
本変形例のロータ３２０は、変形例１、２と同様にヨーク３５０を有するが、ヨーク３５０に肉厚領域３５６と肉薄領域３５７とが設けられる点が主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本変形例のロータ３２０は、磁石部２３と、ヨーク３５０と、を備える。ヨーク３５０は、回転軸Ｏを中心とする環状である。ヨーク３５０は、磁石部２３を径方向外側から囲む。ヨーク３５０の内側面３５０ａは、主マグネット８０の第１背面８２および補助マグネット９０の第２背面９２と接触する。

ヨーク３５０には、肉厚領域３５６および肉薄領域３５７が設けられる。肉薄領域３５７は、肉厚領域３５６より径方向に沿う厚さが小さい。肉厚領域３５６および肉薄領域３５７は、それぞれ一定の肉厚（周方向に沿う厚さ）で周方向に沿って延びる。肉厚領域３５６および肉薄領域３５７は、周方向に沿って交互に並ぶ。

肉薄領域３５７は、主マグネット８０および補助マグネット９０の周方向中央部の径方向外側（反ステータ側Ｒ２）に位置する。一方で、肉厚領域３５６は、主マグネット８０と補助マグネット９０との境界部２５の径方向外側（反ステータ側Ｒ２）に位置する。

本変形例のヨーク３５０は、肉厚領域３５６において、主マグネット８０と補助マグネット９０との境界部２５に接触する。ヨーク３５０は、主マグネット８０と補助マグネット９０との境界部２５において、磁束密度が高まり易い。本変形例によれば、ヨーク３５０は、肉厚領域３５６において、主マグネット８０と補助マグネット９０との間で磁束を効率的に通過させることができ、ロータ３２０の磁気特性を高めることができる。

本変形例において、補助マグネット９０の周方向中央部の径方向外側には、ヨーク３５０の肉薄領域３５７が配置される。このため、補助マグネット９０の周方向中央部からヨーク３５０側に流れる磁束が制限され、磁束が周方向に隣接する主マグネット８０に向かって流れ易くなる。これによって、磁路が大きく迂回して構成されることが抑制され、結果的にロータ３２０の磁気特性を高めることができる。

同様に、本変形例において、主マグネット８０の周方向中央部の径方向外側には、ヨーク３５０の肉薄領域３５７が配置される。このため、主マグネット８０の周方向中央部からヨーク３５０側に流れる磁束が制限され、磁束が周方向に隣接する補助マグネット９０に向かって流れ易くなる。これによって、磁路が大きく迂回して構成されることが抑制され、結果的にロータ３２０の磁気特性を高めることができる。

＜変形例４＞
図１０は、上述の実施形態に採用可能な変形例４のロータ４２０の断面模式図である。
本変形例のロータ４２０は、変形例１～３と同様にヨーク４５０を有するが、ヨーク４５０の内側面（対向面）４５０ａに凹部４５０ｃが設けられる点が主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本変形例のロータ４２０は、磁石部４２３と、ヨーク４５０と、を備える。磁石部４２３は、回転軸Ｏを中心とする環状である。磁石部４２３は、複数の主マグネット４８０と、複数の補助マグネット４９０と、を有する。主マグネット４８０および補助マグネット４９０は、希土類磁石である。周方向に隣り合う主マグネット４８０と補助マグネット４９０とは、周方向を向く端面において互いに接触する。

ヨーク４５０は、回転軸Ｏを中心とする環状である。ヨーク４５０は、磁石部４２３を径方向外側から囲む。ヨーク４５０の内側面４５０ａは、主マグネット４８０の第１背面４８２および補助マグネット４９０の第２背面９２と接触する。

ヨーク４５０の内側面４５０ａには、周方向に沿って並ぶ複数の凹部４５０ｃが設けられる。本変形例において、内側面４５０ａには、４つの凹部４５０ｃが設けられる。凹部４５０ｃは、軸方向（上下方向）に沿って延びる。本変形例において、ヨーク４５０は、例えば、深絞り加工などによって製造される。このため、ヨーク４５０の外側面には、それぞれの凹部４５０ｃと周方向位置が一致する凸部が設けられる。

凹部４５０ｃには、補助マグネット４９０が嵌る。これにより、補助マグネット４９０は、ヨーク４５０に対して周方向に位置決めされる。補助マグネット４９０の径方向外側（反ステータ側Ｒ２）を向く背面は、凹部４５０ｃの底面に接触する。

本変形例において、磁石部４２３は、ハルバッハ配列される。主マグネット４８０と補助マグネット４９０とのうち、少なくとも一方が配列時にすでに着磁されている場合、主マグネット４８０と補助マグネット４９０の整列が困難となる。本変形例によれば、補助マグネット４９０が、凹部４５０ｃがヨーク４５０の凹部４５０ｃに嵌る。このため、補助マグネット４９０を仮固定することが可能となり、主マグネット４８０と補助マグネット４９０の整列が容易となる。

本変形例では、凹部４５０ｃに補助マグネット４９０が嵌る場合について説明した。しかしながら、凹部４５０ｃに主マグネット４８０が嵌る構成を採用してもよい。すなわち、主マグネット４８０および補助マグネット４９０のうち何れか一方が、ヨーク４５０の凹部４５０ｃに嵌れば、上述の効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１６…モータ、２０，１２０，２２０，３２０，４２０…ロータ、２３，４２３…磁石部、２３ａ…背面、２５…境界部、３０…ステータ、７０…保持部、８０，４８０…主マグネット、８０Ａ、９０Ａ…磁性部材、９０，４９０…補助マグネット、１５０，２５０，３５０，４５０…ヨーク、２５６…低磁気抵抗領域、２５７…高磁気抵抗領域、３５６…肉厚領域、３５７…肉薄領域、４５０ａ…内側面（対向面）、４５０ｃ…凹部、Ｃ…周方向、Ｏ…回転軸

Claims (12)

1. モータに設けられステータと対向し回転軸を中心として回転するロータであって、
   前記回転軸を中心とする環状の磁石部を備え、
   前記磁石部は、
   径方向を磁化方向とされ、周方向に沿って等間隔に並ぶ複数の主マグネットと、
   周方向を磁化方向とされ、周方向に並ぶ前記主マグネット同士の間に配置される補助マグネットと、を有し、
   前記主マグネットおよび前記補助マグネットのうち少なくとも一方は、希土類磁石である、
   ロータ。
2. 前記主マグネットおよび前記補助マグネットは、周方向に沿って円弧状に延びる、
   請求項１に記載のロータ。
3. 前記ステータを径方向外側から囲むアウターロータ型である、
   請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記磁石部を埋め込む樹脂製の保持部を備える、
   請求項１～３の何れか一項に記載のロータ。
5. 前記回転軸を中心とする環状のヨークを備え、
   前記磁石部は、前記ステータの反対側を向く背面で前記ヨークに接触する、
   請求項１～４の何れか一項に記載のロータ。
6. 前記ヨークの径方向に沿う厚さは、前記磁石部の径方向に沿う厚さより、大きい、
   請求項５に記載のロータ。
7. 前記ヨークには、周方向に沿って交互に並ぶ、低磁気抵抗領域、および前記低磁気抵抗領域より磁気抵抗が大きい高磁気抵抗領域が設けられ、
   前記ヨークは、前記低磁気抵抗領域において、前記主マグネットと前記補助マグネットとの境界部に接触する、
   請求項５又は６に記載のロータ。
8. 前記ヨークには、周方向に沿って交互に並ぶ、肉厚領域、および前記肉厚領域より径方向に沿う厚さが小さい肉薄領域が設けられ、
   前記ヨークは、前記肉厚領域において、前記主マグネットと前記補助マグネットとの境界部に接触する、
   請求項５～７の何れか一項に記載のロータ。
9. 前記ヨークの前記磁石部と接触する対向面には、周方向に沿って並ぶ複数の凹部が設けられ、
   前記主マグネットおよび前記補助マグネットのうち何れか一方は、前記凹部に嵌る、
   請求項５～８の何れか一項に記載のロータ。
10. 請求項１～９の何れか一項に記載のロータと、
    前記ステータと、を備える、
    モータ。
11. 回転軸周りを回転するロータの製造方法であって、
    未着磁の第１の磁性部材および第２の磁性部材を周方向において交互に円環状に並べ金型内に収容し、前記金型内に溶融樹脂を充填して前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材を樹脂モールドする樹脂成型工程と、
    前記第１の磁性部材および前記第２の磁性部材に着磁し、前記第１の磁性部材の磁化方向を径方向とした主マグネットとし、前記第２の磁性部材の磁化方向を周方向とした補助マグネットとする着磁工程と、を有し、
    前記主マグネットおよび前記補助マグネットのうち少なくとも一方は、希土類磁石である、
    ロータの製造方法。
12. 回転軸周りを回転するロータの製造方法であって、
    未着磁の磁性部材と、周方向に磁化された補助マグネットと、を周方向において交互に円環状に並べ金型内に収容し、前記金型内に溶融樹脂を充填して前記磁性部材および前記補助マグネットを樹脂モールドする樹脂成型工程と、
    前記磁性部材に着磁し、磁化方向を径方向とした主マグネットとする着磁工程と、を有し、
    前記主マグネットおよび前記補助マグネットのうち少なくとも一方は、希土類磁石である、
    ロータの製造方法。

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