JP2023068175A - ロータ、モータ、及びワイパモータ - Google Patents

Abstract

【課題】作動音の悪化やロータ特性の悪化を抑制するとともに、永久磁石の材料コストを低減できるロータ、モータ、及びワイパモータを提供する。【解決手段】周方向で隣り合う突極３５の互いに向かい合う突極側面３５ａ同士のなす角度θ１と、１つの永久磁石３３における周方向の両側の磁石側面３３ａ同士のなす角度θ２と、が同一角度であり、ロータコア３２の外周面３２ｂと丸面取り部３５ｃ１，３５ｃ２の径方向の最外側端との間の距離をＬｔとし、内周面３３ｂと磁石側面３３ａにおける径方向の最外側端との間の距離をＬｍｅとしたとき、各距離Ｌｔ，Ｌｍｅは、Ｌｍｅ＜Ｌｔを満たすように設定され、ロータコア３２の外周面３２ｂと突極３５の凹部３５ｄとの間の距離は、距離Ｌｔと距離Ｌｍｅとの間に設定されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ロータ、モータ、及びワイパモータに関する。

従来から、界磁用の複数の永久磁石をロータコアの外周面に周方向に並べて配置した表面磁石（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型のロータが知られている。また、この種の表面磁石型のロータの中には、ロータコアの外周面から径方向外側に向かって突出され、周方向で隣り合う永久磁石の間に配置された複数の突極を備えた、いわゆるインセット型のロータが知られている。
この種のインセット型のロータにおいて、ロータコア及び突極は、磁性材料によって形成されている。ロータコアの突極は、突出方向が径方向の外側であるのでステータのコイルによる鎖交磁束が流れやすい方向となる。また、突極は、鎖交磁束の磁路の磁気抵抗（リラクタンス）を小さくするようにロータコアを回転させる、リラクタンストルクを発生させる。

また、永久磁石やロータコアの製造誤差により、周方向に隣り合う突極の間の幅よりも永久磁石の周方向の幅が大きくなってしまう可能性がある。このような場合、ロータコアの外周面に永久磁石を無理やり配置しようとすると、永久磁石に余計な応力がかかって永久磁石が損傷してしまう可能性がある。このため、周方向で隣り合う突極の間の幅よりも永久磁石の周方向の幅が小さくなるようにする場合が多い。
また、永久磁石によるロータコアへの回転トルクを増大させるために、永久磁石の周方向中心が最も径方向の外側に突出するように永久磁石の径方向の肉厚を、周方向の中央に向かうに従って徐々に厚くするものがある。

国際公開第２０１５／１０２０４７号

ところで、ロータコアへの永久磁石の固定方法として、永久磁石の外周面を覆うように磁石カバーを設け、この磁石カバーによってロータコアに永久磁石を固定する場合とがある。ここで、上述の従来技術のように、周方向で隣り合う突極の間の幅よりも永久磁石の周方向の幅が小さくなるようにすると、磁石カバーによってロータコアに永久磁石を固定する場合、永久磁石と突極との間の隙間分だけ永久磁石がガタつき、作動音が悪化する可能性があった。仮に接着剤を用いてロータコアに永久磁石を固定したとしても接着剤が剥がれて永久磁石がガタつく可能性があった。また、永久磁石の位置ずれによって、ロータ特性が悪化する可能性があった。
さらに、上述の従来技術のように、永久磁石の径方向の肉厚を、周方向の中央に向かうに従って徐々に厚くすると、永久磁石の材料コストが増大してしまうという課題があった。

そこで、本発明は、作動音の悪化やロータ特性の悪化を抑制するとともに、永久磁石の材料コストを低減できるロータ、モータ、及びワイパモータを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の第１態様に係るロータは、回転軸線の回りに回転するシャフトと、前記シャフトに固定され前記回転軸線を径方向の中心として回転するロータコアと、前記ロータコアの外周面に周方向に沿って並んで配置された複数の永久磁石と、前記ロータコアの前記外周面から前記径方向の外側に向かって突出され、前記周方向で隣り合う前記永久磁石の間に配置されるとともに、前記回転軸線の方向からみて前記径方向に長い長方形状に形成された複数の突極と、前記ロータコアと前記複数の永久磁石とを覆う筒状の磁石カバーと、を備え、前記突極は、前記周方向で間隔をあけて対向配置された２つの突極側面と、前記径方向の外側端に配置された突極先端面と、前記突極先端面における前記周方向の両側の前記突極側面との角部で、かつ２つの前記突極側面の前記周方向の幅の範囲内にそれぞれ形成された第１丸面取り部及び第２丸面取り部と、前記突極先端面における前記第１丸面取り部と前記第２丸面取り部との間の前記周方向の中央に前記回転軸線の方向に形成された凹部と、を有し、前記永久磁石は、前記回転軸線の方向からみて円弧状に形成されているとともに、前記周方向の中央を中心として線対称に形成されており、前記永久磁石は、前記周方向で前記突極側面と対向する平坦な磁石側面と、前記径方向の内側に配置された円弧状の磁石内周面と、前記径方向の外側に配置された円弧状の磁石外周面と、前記磁石側面と前記磁石外周面との接続部に形成され、前記周方向の両側で平行に形成された磁石平行面と、を有し、前記磁石カバーは、前記磁石外周面に当接されており、前記複数の突極の間における前記ロータコアの前記外周面の円弧中心は、前記ロータコアの前記外周面のうち、前記周方向で隣り合う前記突極の間の前記周方向の中心が最も前記径方向の外側に突出するように、前記回転軸線から前記径方向の外側にずれて偏心されており、前記磁石内周面の円弧中心は、前記ロータコアの前記外周面に対応するように、前記回転軸線から前記径方向の外側にずれて偏心されており、前記周方向で隣り合う前記突極の互いに向かい合う前記突極側面同士のなす角度と、１つの前記永久磁石における前記周方向の両側の前記磁石側面同士のなす角度と、が同一角度であり、前記ロータコアの前記外周面と前記第１丸面取り部及び前記第２丸面取り部の前記径方向の最外側端との間の距離をＬｔとし、前記磁石内周面と前記磁石側面における前記径方向の最外側端との間の距離をＬｍｅとしたとき、各前記距離Ｌｔ，Ｌｍｅは、Ｌｍｅ＜Ｌｔを満たすように設定され、前記ロータコアの前記外周面と前記突極の前記凹部との間の距離は、前記距離Ｌｔと前記距離Ｌｍｅとの間に設定されている。

本発明の第２態様では、第１態様のロータにおいて、前記第１丸面取り部及び前記第２丸面取り部と前記磁石平行面との当接を避けて前記磁石側面における前記径方向の外側のみが前記突極側面に当接される。

本発明の第３態様では、第１態様又は第２態様のロータにおいて、前記第１丸面取り部及び前記第２丸面取り部は、前記磁石カバーに当接している。

本発明の第４態様に係るモータは、環状のステータコア及び前記ステータコアの内周面から前記径方向の内側に向かって突出する複数のティースを有するステータと、前記ティースに装着されるコイルと、前記複数のティースに対して前記径方向の内側に配置される第１態様から第３態様のいずれかの態様のロータと、を備え、前記回転軸線の方向からみて、前記ロータが時計回りと反時計回りとの両回りで回転される。

本発明の第５態様に係るワイパモータは、第４態様のモータと、前記シャフトの回転を減速して出力する減速部と、を備えた。

本発明によれば、作動音の悪化やロータ特性の悪化を抑制するとともに、永久磁石の材料コストを低減できる。

本発明の実施形態におけるワイパモータの斜視図。 図１のＡ－Ａ線に沿う断面図。 本発明の実施形態におけるステータ及びロータの径方向に沿う断面図。 本発明の実施形態におけるロータを軸方向からみた平面図。 軸方向からみたロータの一部を拡大した平面図であり、（ａ）は従来のロータを示し、（ｂ）は本実施形態のロータを示す。 永久磁石の周方向のガタつきの説明図であり、（ａ）は従来のロータを示し、（ｂ）は本実施形態のロータを示す。 ロータの一部を示し、（ａ）は図６（ａ）のＢ部拡大図、（ｂ）は図６（ｂ）のＣ部拡大図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（ワイパモータ）
図１は、ワイパモータ１の斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。
図１、図２に示すように、ワイパモータ１は、例えば車両に搭載されるワイパの駆動源となる。ワイパモータ１は、モータ部（モータ）２と、モータ部２の回転を減速して出力する減速部３と、モータ部２の駆動制御を行うコントローラ部４と、を備えている。
なお、以下の説明において、単に軸方向という場合は、モータ部２のシャフト３１の回転軸線Ｃ１方向をいい、単に周方向という場合は、シャフト３１の周方向をいい、単に径方向という場合は、シャフト３１の径方向をいうものとする。

（モータ部）
モータ部２は、モータケース５と、モータケース５内に収納されている略円筒状のステータ８と、ステータ８の径方向の内側に設けられ、ステータ８に対して回転可能に設けられたロータ９と、を備えている。モータ部２は、ステータ８に電力を供給する際にブラシを必要としない、いわゆるブラシレスモータである。

（モータケース）
モータケース５は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料に形成されている。モータケース５は、軸方向に分割可能に構成された第１モータケース６と、第２モータケース７と、からなる。第１モータケース６及び第２モータケース７は、それぞれ有底筒状に形成されている。
第１モータケース６は、底部１０が減速部３のギアケース４０と接合されるように、このギアケース４０と一体成形されている。底部１０の径方向の略中央には、ロータ９のシャフト３１を挿通可能な貫通孔１０ａが形成されている。

また、第１モータケース６の開口部６ａに、径方向の外側に向かって張り出す外フランジ部１６が形成されている。さらに、第２モータケース７の開口部７ａに、径方向の外側に向かって張り出す外フランジ部１７が形成されている。これら外フランジ部１６，１７同士を突き合わせて内部空間を有するモータケース５を形成している。そして、モータケース５の内部空間に、第１モータケース６及び第２モータケース７の内周面にステータ８の外周面が嵌合されている。

（ステータ）
図３は、ステータ８及びロータ９の径方向に沿う断面図である。
図２、図３に示すように、ステータ８は、径方向に沿う断面形状が略円環状となる円筒状のコア部２１と、コア部２１から径方向の内側に向かって突出する複数（例えば、本実施形態では６つ）のティース２２と、が一体成形されたステータコア２０と、を有している。
ステータコア２０は、複数の金属板Ｐｔを軸方向に積層することにより形成されている。なお、ステータコア２０は、複数の金属板Ｐｔを軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。

ティース２２は、コア部２１の内周面から径方向に沿って突出するティース本体１０１と、ティース本体１０１の径方向の内側端から周方向に沿って延びる鍔部１０２と、が一体成形されたものである。鍔部１０２は、ティース本体１０１から周方向の両側に延びるように形成されている。そして、周方向で隣り合う鍔部１０２の間に、スロット１９が形成される。

また、コア部２１の内周面、及びティース２２は、樹脂製のインシュレータ２３によって覆われている。このインシュレータ２３の上から各ティース２２にコイル２４が巻回されている。各コイル２４は、コントローラ部４からの給電により、ロータ９を回転させるための磁界を生成する。

（ロータ）
図４は、ロータ９を軸方向からみた平面図である。
図３、図４に示すように、ロータ９は、ステータ８の径方向の内側に微小隙間を介して回転自在に設けられている。ロータ９は、減速部３を構成するウォーム軸４４（図２参照）と一体成形されたシャフト３１と、シャフト３１の外周面に嵌合固定されこのシャフト３１の軸心を回転軸線Ｃ１とする略円柱状のロータコア３２と、ロータコア３２の外周面に設けられた４つの永久磁石３３と、を備えている。このように、モータ部２において、永久磁石３３の磁極数とスロット１９（ティース２２）の数との比は、４：６である。

ロータコア３２は、複数の金属板Ｐｔを軸方向に積層することにより形成されている。なお、ロータコア３２は、複数の金属板Ｐｔを軸方向に積層して形成する場合に限られるものではなく、例えば、軟磁性粉を加圧成形することにより形成してもよい。
また、ロータコア３２の径方向の略中央には、軸方向に貫通する貫通孔３２ａが形成されている。この貫通孔３２ａに、シャフト３１が圧入されている。なお、貫通孔３２ａに対してシャフト３１を挿入とし、接着剤等を用いてシャフト３１にロータコア３２を固定してもよい。

さらに、ロータコア３２の外周面３２ｂには、４つの突極３５が周方向に等間隔で設けられている。突極３５は、径方向の外側に突出され、かつロータコア３２の軸方向の全体に延びるように形成されている。突極３５は、軸方向からみて径方向に長い長方形状に形成されており、周方向の両側の突極側面３５ａと径方向の外側の先端面３５ｂとを有している。
突極３５の先端面３５ｂには、周方向の両側の角部に、丸面取り部３５ｃ１，３５ｃ２（第１丸面取り部３５ｃ１、第２丸面取り部３５ｃ２）が軸方向の全体に渡って形成されている。また、突極３５の先端面３５ｂには、周方向の中央に、凹部３５ｄが軸方向の全体に渡って形成されている。

突極３５の根本、つまり突極３５の突極側面３５ａと外周面３２ｂとの間の接続部には、円弧部３２ｃが形成されている。この円弧部３２ｃを介して突極側面３５ａと外周面３２ｂとが接続されている。
ロータコア３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２は、外周面３２ｂのうち、周方向で隣り合う突極３５の間の周方向の中心が最も径方向の外側に突出するように、回転軸線Ｃ１から径方向の外側にずれて偏心されている。
このように形成されたロータコア３２の外周面３２ｂは、周方向で隣り合う２つの突極３５の間が、それぞれ磁石収納部３６として構成されている。これら磁石収納部３６に、それぞれ永久磁石３３が配置されている。

永久磁石３３は、例えばフェライト磁石である。永久磁石３３は、軸方向からみて略円弧状に形成され、かつ周方向の中央を中心として線対称に形成されている。永久磁石３３は、周方向で突極側面３５ａと対向する平坦な磁石側面３３ａと、径方向の内側における円弧状の内周面３３ｂと、径方向の外側の円弧状の外周面３３ｃと、磁石側面３３ａと外周面３３ｃとの接続部に形成され周方向の両側で平行に形成された平行面３３ｄと、磁石側面３３ａと内周面３３ｂとの接続部に形成された丸面取り部３３ｅと、を有している。

永久磁石３３の内周面３３ｂは、ロータコア３２の外周面３２ｂと同様に形成されている。永久磁石３３の内周面３３ｂにおける円弧中心Ｃ３は、ロータコア３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２と一致している。永久磁石３３の内周面３３ｂは、周方向の中心が最も径方向の外側に突出している。
永久磁石３３の外周面３３ｃにおける円弧中心Ｃ４も回転軸線Ｃ１から径方向の外側にずれて偏心されている。外周面３３ｃは、周方向の中心が最も径方向の外側に突出するように形成されている。

ここで、永久磁石３３の内周面３３ｂの曲率半径をＲｉとし、外周面３３ｃの曲率半径をＲｏとしたとき、各曲率半径Ｒｉ，Ｒｏは、
Ｒｏ＞Ｒｉ ・・・（１）
を満たすように設定されている。そして、永久磁石３３の外周面３３ｃにおける円弧中心Ｃ４は、永久磁石３３の内周面３３ｂにおける円弧中心Ｃ３、及びロータコア３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２と一致している。
また、周方向で隣り合う突極３５の互いに向かい合う突極側面３５ａ同士のなす角度をθ１とし、永久磁石３３の周方向の両側の磁石側面３３ａ同士のなす角度をθ２としたとき、角度θ１，θ２は、
θ１≒θ２ ・・・（２）
を満たすように設定されている。

また、ロータコア３２の外周面３２ｂと永久磁石３３における突極側面３５ａの径方向の最外側端との距離、つまり、ロータコア３２の円弧部３２ｃを除いた外周面３２ｂと、突極３５における径方向の最外側端との間の距離をＬｔとし、永久磁石３３の内周面３３ｂと磁石側面３３ａの径方向の最外側端との間の距離をＬｍｅとし、永久磁石３３の周方向の中心における径方向の肉厚をＬｍとしたとき、距離Ｌｔ，Ｌｍｅ及び肉厚Ｌｍは、
Ｌｍｅ＜Ｌｍ＜Ｌｔ ・・・（３）
を満たすように設定されている。

永久磁石３３は、ロータコア３２の磁石収納部３６に配置された後、磁石カバー３７によって固定される。磁石カバー３７は、永久磁石３３の外周面３３ｃを覆うように形成されている。磁石カバー３７は、磁性材の薄板にプレス加工を施すことにより形成されている。なお、磁石カバー３７に加え、図示しない接着剤等を用いてロータコア３２に永久磁石３３を貼り付けてもよい。このように構成することで、ロータコア３２に、強固に永久磁石３３を固定することができる。

（永久磁石の周方向のガタつき）
次に、図５（ａ）～図７（ａ）に基づいて、本実施形態のロータ９における永久磁石３３の周方向のガタつきを、従来のロータ１０９における永久磁石１３３の周方向のガタつきと比較して説明する。
図５は、軸方向からみたロータの一部を拡大した平面図であり、（ａ）は従来のロータ１０９を示し、（ｂ）は本実施形態のロータ９を示す。図５（ａ）、図５（ｂ）は、前述の図４に対応している。なお、以下の説明では、本実施形態における永久磁石３３の説明の重複を避けるために、従来のロータ１０９におけるロータコア１３２、及び永久磁石１３３の各部の名称を、本実施形態のロータ９におけるロータコア３２、及び永久磁石３３の各部の名称と同一名称とし、同一符号を付して説明する。

前述したように、本実施形態のロータ９は、ロータコア３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２、及び永久磁石３３の内周面３３ｂにおける円弧中心Ｃ３が回転軸線Ｃ１から径方向の外側にずれて偏心されている。これに対し、図５（ａ）に示すように、従来のロータ１０９は、ロータコア１３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２、及び永久磁石１３３の内周面３３ｂの円弧中心Ｃ３が偏心されておらず、回転軸線Ｃ１と一致している。
図５（ａ）に示すように、従来の永久磁石１３３における周方向の両側の磁石側面３３ａと、これら磁石側面３３ａと周方向で対向する突極側面３５ａとの間に、隙間Ｓ１を形成する。また、図５（ｂ）に示すように、本実施形態の永久磁石３３における周方向の両側の磁石側面３３ａと、これら磁石側面３３ａと周方向で対向する突極側面３５ａとの間に、隙間Ｓ２を形成する。これら隙間Ｓ１，Ｓ２は、同一寸法とする。

図６は、永久磁石の周方向のガタつきの説明図であり、（ａ）は従来のロータ１０９を示し、（ｂ）は本実施形態のロータ９を示す。図６（ａ）は、前述の図５（ａ）に対応している。図６（ｂ）は、前述の図５（ｂ）に対応している。図７（ａ）は、図６（ａ）のＢ部拡大図である。図７（ｂ）は、図６（ｂ）のＣ部拡大図である。
上記のような構成のもと、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、永久磁石３３，１３３を周方向で隣り合う２つの突極３５のうち、一方の突極３５側に寄せると、突極側面３５ａに各永久磁石３３，１３３の磁石側面３３ａが当接される。このときの突極側面３５ａへの磁石側面３３ａの当接の仕方が本実施形態と従来とで異なってくる。

すなわち、図７（ａ）に示すように、従来のロータ１０９における磁石側面３３ａの突極側面３５ａへの当接面積に対し、図７（ｂ）に示すように、本実施形態のロータ９における磁石側面３３ａの突極側面３５ａへの当接面積が小さい。より具体的には、本実施形態のロータ９では、磁石側面３３ａの径方向の外側部のみが突極側面３５ａに当接される（図７（ｂ）におけるＤ部参照）。これは、本実施形態におけるロータコア３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２、及び永久磁石３３の内周面３３ｂにおける円弧中心Ｃ３が回転軸線Ｃ１から径方向の外側にずれて偏心されているからである。

つまり、このように各円弧中心Ｃ２，Ｃ３が偏心されていると、ロータコア３２の外周面３２ｂ、及び永久磁石３３の内周面３３ｂの曲率半径が従来と比較して小さくなる。このため、突極３５に永久磁石３３を寄せた際、突極側面３５ａに対する磁石側面３３ａの傾きが大きくなる。この結果、図７（ｂ）に示すように、本実施形態のロータ９は、突極側面３５ａに磁石側面３３ａが当接された状態で、突極側面３５ａの径方向の内側と磁石側面３３ａの径方向の内側との間に隙間Ｓ３が残る。

ここで、本実施形態のロータ９において、周方向で隣り合う突極３５の互いに向かい合う突極側面３５ａ同士のなす角度θ１と、永久磁石３３の周方向における両側の磁石側面３３ａ同士のなす角度θ２は、上記式（２）を満たすように設定されている。また、ロータコア３２の外周面３２ｂと突極３５における径方向の最外側端との間の距離Ｌｔ、及び永久磁石３３の内周面３３ｂと磁石側面３３ａの径方向の最外側端との間の距離Ｌｍｅは、上記式（３）を満たすように設定されている。このため、突極３５に永久磁石３３が寄った際、突極３５に磁石側面３３ａの径方向の外側部が確実に当接される。

したがって、突極３５に永久磁石３３，１３３を寄せた際、図６（ａ）に示すように、従来のロータ１０９における突極側面３５ａと磁石側面３３ａとの隙間Ｓ１’に対し、図６（ｂ）に示すように、本実施形態のロータ９における突極側面３５ａと磁石側面３３ａとの隙間Ｓ２’が小さくなる。このため、従来のロータ１０９に対し、本実施形態のロータ９における永久磁石３３の周方向のガタつきは小さくなる。

（減速部）
図１、図２に戻り、減速部３は、モータケース５が取り付けられているギアケース４０と、ギアケース４０内に収納されるウォーム減速機構４１と、を備えている。ギアケース４０は、例えばアルミダイキャスト等の放熱性の優れた材料により形成されている。ギアケース４０は、一面に開口部４０ａを有する箱状に形成されており、内部にウォーム減速機構４１を収容するギア収容部４２を有する。また、ギアケース４０の側壁４０ｂには、第１モータケース６が一体成形されている箇所に、この第１モータケース６の貫通孔１０ａとギア収容部４２とを連通する開口部４３が形成されている。

また、ギアケース４０の底壁４０ｃには、略円筒状の軸受ボス４９が突設されている。軸受ボス４９は、ウォーム減速機構４１の出力軸４８を回転自在に支持する。軸受ボス４９の内周面には、図示しない滑り軸受が設けられている。軸受ボス４９の先端内周縁には、図示しないＯリングが装着されている。これにより、軸受ボス４９を介して外部から内部に塵埃や水が侵入してしまうことが防止される。軸受ボス４９の外周面には、複数のリブ５２が設けられている。これにより、軸受ボス４９の剛性が確保されている。

ギア収容部４２に収容されたウォーム減速機構４１は、ウォーム軸４４と、ウォーム軸４４に噛合されるウォームホイール４５と、により構成されている。ウォーム軸４４は、モータ部２のシャフト３１と同軸上に配置されている。そして、ウォーム軸４４は、両端がギアケース４０に設けられた軸受４６，４７によって回転自在に支持されている。ウォーム軸４４のモータ部２側の端部は、軸受４６を介してギアケース４０の開口部４３に至るまで突出している。この突出したウォーム軸４４の端部とモータ部２のシャフト３１との端部が接合され、ウォーム軸４４とシャフト３１とが一体化されている。なお、ウォーム軸４４とシャフト３１は、１つの母材からウォーム軸部分と回転軸部分とを成形することにより一体として形成してもよい。

ウォーム軸４４に噛合されるウォームホイール４５には、このウォームホイール４５の径方向の中央に出力軸４８が設けられている。出力軸４８は、ウォームホイール４５の回転軸の方向と同軸上に配置されている。出力軸４８は、ギアケース４０の軸受ボス４９を介してギアケース４０の外部に突出している。出力軸４８の突出した先端には、図示しない電装品と接続可能なスプライン４８ａが形成されている。

また、ウォームホイール４５の径方向の中央には、出力軸４８が突出されている側とは反対側の面に、図示しないセンサマグネットが設けられている。このセンサマグネットは、ウォームホイール４５の回転位置を検出する回転位置検出部６０の一方を構成している。回転位置検出部６０の他方を構成する磁気検出素子６１は、ウォームホイール４５のセンサマグネット側（ギアケース４０の開口部４０ａ側）でウォームホイール４５と対向配置されているコントローラ部４に設けられている。

（コントローラ部）
モータ部２の駆動制御を行うコントローラ部４は、磁気検出素子６１が実装されたコントローラ基板６２と、ギアケース４０の開口部４０ａを閉塞するように設けられたカバー６３と、を備えている。そして、コントローラ基板６２が、ウォームホイール４５のセンサマグネット側（ギアケース４０の開口部４０ａ側）に対向配置されている。

コントローラ基板６２は、いわゆるエポキシ基板に複数の図示しない導電性のパターンが形成されたものである。コントローラ基板６２には、モータ部２のステータコア２０から引き出されたコイル２４の端末部が接続されているとともに、カバー６３に設けられたコネクタの端子（何れも図示しない）が電気的に接続されている。また、コントローラ基板６２には、磁気検出素子６１の他に、コイル２４に供給する電流を制御するＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子からなる図示しないパワーモジュールが実装されている。さらに、コントローラ基板６２には、このコントローラ基板６２に印加される電圧の平滑化を行う図示しないコンデンサ等が実装されている。

このように構成されたコントローラ基板６２を覆うカバー６３は、樹脂により形成されている。また、カバー６３は、若干外側に膨出するように形成されている。そして、カバー６３の内面側は、コントローラ基板６２等を収容するコントローラ収容部５６とされている。
また、カバー６３の外周部に、図示しないコネクタが一体成形されている。このコネクタは、図示しない外部電源から延びるコネクタと嵌着可能に形成されている。そして、図示しないコネクタの端子に、コントローラ基板６２が電気的に接続されている。これにより、外部電源の電力がコントローラ基板６２に供給される。

ここで、コントローラ基板６２は、コイル２４に対し、進角通電と、電気角θが１２１°から１８０°の広角通電とを行う。また、コントローラ基板６２は、コイル２４に対し、５次高調波を重畳した駆動電流を印加する。

さらに、カバー６３の開口縁には、ギアケース４０の側壁４０ｂの端部と嵌め合わされる嵌合部８１が突出形成されている。嵌合部８１は、カバー６３の開口縁に沿う２つの壁８１ａ，８１ｂにより構成されている。そして、これら２つの壁８１ａ，８１ｂの間に、ギアケース４０の側壁４０ｂの端部が挿入（嵌め合い）される。これにより、ギアケース４０とカバー６３との間にラビリンス部８３が形成される。このラビリンス部８３によって、ギアケース４０とカバー６３との間から塵埃や水が浸入してしまうことが防止される。なお、ギアケース４０とカバー６３との固定は、図示しないボルトを締結することにより行われる。

（ワイパモータの動作）
次に、ワイパモータ１の動作について説明する。
ワイパモータ１において、コネクタ１１を介してコントローラ基板６２に供給された電力は、図示しないパワーモジュールを介してモータ部２の各コイル２４に選択的に供給される。すると、各コイル２４に流れる電流は、ステータ８（ティース２２）に所定の鎖交磁束を形成する。この鎖交磁束は、ロータ９の永久磁石３３により形成される有効磁束との間で磁気的な吸引力又は反発力（磁石トルク）を発生させる。

また、ロータコア３２の突極３５は、突出方向をステータ８（ティース２２）からの鎖交磁束が流れやすい方向とするとともに、鎖交磁束の磁路の磁気抵抗（リラクタンス）を小さくするように、ロータコア３２を回転させるリラクタンストルクを発生させる。これらの永久磁石３３によるトルク及びリラクタンストルクは、ロータ９を継続的に回転させる。

ここで、ロータ９のロータコア３２における突極３５の先端面３５ｂには、周方向の中央に、凹部３５ｄが軸方向の全体に渡って形成されている。このため、突極３５の先端面３５ｂと、ステータ８のティース２２（特に、鍔部１０２）との間の径方向の間隔が不均一になる。この結果、ロータ９の回転中に突極３５がティース２２間を通過する前後でティース２２（特に、鍔部１０２）に生じる磁束密度の急激な変化が抑制され、ロータ９の急激なトルク変動及びトルクリップルの増大が抑制される。

また、ロータ９は、従来のロータ１０９に対して永久磁石３３の周方向のガタつきが小さい。ロータ９は、軸方向からみて、時計回りと反時計回りとの両回りで回転される。このように、ロータ９が両回りされる場合であってもロータコア３２に対する永久磁石３３の周方向の移動範囲が極力抑えられる。このため、例え永久磁石３３の位置がずれてこの永久磁石３３がロータコア３２の突極３５に衝突した場合であっても衝突音が極力低減される。

ロータ９の回転は、シャフト３１と一体化されているウォーム軸４４に伝達され、さらにウォーム軸４４に噛合されているウォームホイール４５に伝達される。そして、ウォームホイール４５の回転は、ウォームホイール４５に連結されている出力軸４８に伝達され、出力軸４８は、所望の電装品（例えば、ワイパ）を駆動させる。

また、コントローラ基板６２に実装されている磁気検出素子６１によって検出されたウォームホイール４５の回転位置の検出信号は、図示しない外部機器に出力される。図示しない外部機器は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。また、図示しない外部機器の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。

図示しない外部機器は、ウォームホイール４５の回転位置検出信号に基づいて、図示しないパワーモジュールのスイッチング素子等の切替えタイミングを制御し、モータ部２の駆動制御を行う。なお、パワーモジュールの駆動信号の出力及びモータ部２の駆動制御は、図示しない外部機器の代わりにコントローラ部４によって実行されてもよい。

このように、本実施形態のロータ９において、ロータコア３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２は、外周面３２ｂのうち、周方向で隣り合う突極３５の間の周方向の中心が最も径方向の外側に突出するように、回転軸線Ｃ１から径方向の外側にずれて偏心されている。永久磁石３３は、軸方向からみて略円弧状に形成され、かつ周方向の中央を中心として線対称に形成されている。また、永久磁石３３の内周面３３ｂにおける円弧中心Ｃ３は、ロータコア３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２と一致している。さらに、周方向で隣り合う突極３５の互いに向かい合う突極側面３５ａ同士のなす角度θ１と、永久磁石３３の周方向の両側の磁石側面３３ａ同士のなす角度θ２は、上記式（２）を満たすように設定されている。また、ロータコア３２の外周面３２ｂと突極３５における径方向の最外側端との間の距離Ｌｔ、及び永久磁石３３の内周面３３ｂと磁石側面３３ａの径方向最外側端との間の距離Ｌｍｅは、上記式（３）を満たすように設定されている。このため、周方向で隣り合う突極３５の間の幅よりも永久磁石３３の周方向の幅を小さくした場合であっても（図５（ｂ）における隙間Ｓ２参照）、突極３５と永久磁石３３とのガタ分で突極側面３５ａに磁石側面３３ａが面接触されることなく、突極３５に磁石側面３３ａの径方向最外側だけが当接される。よって、永久磁石３３の周方向の移動範囲を狭めることができ、作動音の悪化やロータ９のロータ特性の悪化を抑制できる。

また、永久磁石３３の内周面３３ｂにおける円弧中心Ｃ３は、回転軸線Ｃ１から径方向の外側にずれて偏心されているので、従来の永久磁石１３３の内周面３３ｂの位置（図５（ｂ）における２点鎖線参照）よりも、本実施形態の永久磁石３３の内周面３３ｂの位置を径方向の外側にできる。この分、永久磁石３３の内周面３３ｂ側の肉厚を従来と比較して切除でき、永久磁石３３の径方向の肉厚を薄肉化できる。よって、永久磁石３３の材料コストを低減できる。

また、永久磁石３３の外周面３３ｃにおける円弧中心Ｃ４も回転軸線Ｃ１から径方向の外側にずれて偏心されている。永久磁石３３の周方向中心における径方向の肉厚Ｌｍは、上記式（３）を満たすように設定されている。このため、永久磁石３３の材料コストを低減しつつ、永久磁石３３の外周面３３ｃを周方向中心が最も径方向の外側に突出するように形成することができ、ロータ特性を向上できる。

また、永久磁石３３の内周面３３ｂの曲率半径Ｒｉ、及び外周面３３ｃの曲率半径Ｒｏは、上記式（１）を満たすように設定されている。このため、永久磁石３３の外周面３３ｃを緩やかな円弧形状とし、この外周面３３ｃに対して内周面３３ｂをきつい円弧形状にできる。よって、永久磁石３３の内周面３３ｂ側の肉厚を従来と比較して確実に切除できる。
また、ロータ９は、軸方向からみて、時計回りと反時計回りとの両回りで回転される。このように、ロータ９が両回りされる場合であってもロータコア３２に対する永久磁石３３の周方向の移動範囲が極力抑えられるので、例え永久磁石３３の位置がずれてこの永久磁石３３がロータコア３２の突極３５に衝突した場合であっても衝突音を極力低減できる。このため、ロータ９が両回りするモータ部２に、上記構成を好適に用いることができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、ワイパモータ１を例に挙げたが、ワイパモータ１以外にも、車両に搭載される電装品（例えば、パワーウインドウ、サンルーフ、電動シート等）の駆動源となるものや、その他のさまざまな用途に、上記のワイパモータ１の構成を採用することができる。

また、上述の実施形態では、永久磁石３３の外周面３３ｃにおける円弧中心Ｃ４も回転軸線Ｃ１から径方向の外側にずれて偏心されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、永久磁石３３の外周面３３ｃにおける円弧中心Ｃ４は偏心していなくてもよい。

また、上述の実施形態では、ロータコア３２の外周面３２ｂと突極３５における径方向の最外側端との間の距離Ｌｔ、永久磁石３３の内周面３３ｂと磁石側面３３ａの径方向の最外側端との間の距離Ｌｍｅ、及び永久磁石３３の周方向の中心における径方向の肉厚Ｌｍが上記式（３）を満たすように設定されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、少なくとも距離Ｌｔ，Ｌｍｅが、Ｌｍｅ＜Ｌｔを満たすように設定されていればよい。このように構成することで、突極３５に磁石側面３３ａの径方向の最外側を確実に当接させることができる。

また、上述の実施形態では、永久磁石３３の外周面３３ｃにおける円弧中心Ｃ４は、永久磁石３３の内周面３３ｂにおける円弧中心Ｃ３、及びロータコア３２の外周面３２ｂにおける円弧中心Ｃ２と一致している場合について説明した。しかしながら、永久磁石３３の内周面３３ｂの曲率半径Ｒｉと、外周面３３ｃの曲率半径Ｒｏとが上記式（１）を満たしていればよく、内周面３３ｂの円弧中心Ｃ３よりも外周面３３ｃの円弧中心Ｃ４が径方向の外側にずれていてもよい。

１…ワイパモータ、２…モータ部（モータ）、３…減速部、８…ステータ、９…ロータ、２２…ティース、２４…コイル、３１…シャフト、３２…ロータコア、３２ｂ…外周面、３３…永久磁石、３３ａ…磁石側面、３３ｂ…内周面（磁石内周面）、３３ｃ…外周面（磁石外周面）、３３ｄ…平行面（磁石平行面）、３３ｅ…丸面取り部、３５…突極、３５ａ…突極側面、３５ｂ…先端面（突極先端面）、３５ｃ１…第１丸面取り部、３５ｃ２…第２丸面取り部、３５ｄ…凹部、３７…磁石カバー、Ｃ１…回転軸線、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…円弧中心、Ｒｉ，Ｒｏ…曲率半径、Ｓ３…隙間、θ１，θ２…角度

Claims (5)

1. 回転軸線の回りに回転するシャフトと、
   前記シャフトに固定され前記回転軸線を径方向の中心として回転するロータコアと、
   前記ロータコアの外周面に周方向に沿って並んで配置された複数の永久磁石と、
   前記ロータコアの前記外周面から前記径方向の外側に向かって突出され、前記周方向で隣り合う前記永久磁石の間に配置されるとともに、前記回転軸線の方向からみて前記径方向に長い長方形状に形成された複数の突極と、
   前記ロータコアと前記複数の永久磁石とを覆う筒状の磁石カバーと、
   を備え、
   前記突極は、
   前記周方向で間隔をあけて対向配置された２つの突極側面と、
   前記径方向の外側端に配置された突極先端面と、
   前記突極先端面における前記周方向の両側の前記突極側面との角部で、かつ２つの前記突極側面の前記周方向の幅の範囲内にそれぞれ形成された第１丸面取り部及び第２丸面取り部と、
   前記突極先端面における前記第１丸面取り部と前記第２丸面取り部との間の前記周方向の中央に前記回転軸線の方向に形成された凹部と、
   を有し、
   前記永久磁石は、前記回転軸線の方向からみて円弧状に形成されているとともに、前記周方向の中央を中心として線対称に形成されており、
   前記永久磁石は、
   前記周方向で前記突極側面と対向する平坦な磁石側面と、
   前記径方向の内側に配置された円弧状の磁石内周面と、
   前記径方向の外側に配置された円弧状の磁石外周面と、
   前記磁石側面と前記磁石外周面との接続部に形成され、前記周方向の両側で平行に形成された磁石平行面と、
   を有し、
   前記磁石カバーは、前記磁石外周面に当接されており、
   前記複数の突極の間における前記ロータコアの前記外周面の円弧中心は、前記ロータコアの前記外周面のうち、前記周方向で隣り合う前記突極の間の前記周方向の中心が最も前記径方向の外側に突出するように、前記回転軸線から前記径方向の外側にずれて偏心されており、
   前記磁石内周面の円弧中心は、前記ロータコアの前記外周面に対応するように、前記回転軸線から前記径方向の外側にずれて偏心されており、
   前記周方向で隣り合う前記突極の互いに向かい合う前記突極側面同士のなす角度と、１つの前記永久磁石における前記周方向の両側の前記磁石側面同士のなす角度と、が同一角度であり、
   前記ロータコアの前記外周面と前記第１丸面取り部及び前記第２丸面取り部の前記径方向の最外側端との間の距離をＬｔとし、前記磁石内周面と前記磁石側面における前記径方向の最外側端との間の距離をＬｍｅとしたとき、
   各前記距離Ｌｔ，Ｌｍｅは、
   Ｌｍｅ＜Ｌｔ
   を満たすように設定され、
   前記ロータコアの前記外周面と前記突極の前記凹部との間の距離は、前記距離Ｌｔと前記距離Ｌｍｅとの間に設定されている
   ことを特徴とするロータ。
2. 前記第１丸面取り部及び前記第２丸面取り部と前記磁石平行面との当接を避けて前記磁石側面における前記径方向の外側のみが前記突極側面に当接される
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
3. 前記第１丸面取り部及び前記第２丸面取り部は、前記磁石カバーに当接している
   ことを特徴とする請求項1に記載のロータ。
4. 環状のステータコア及び前記ステータコアの内周面から前記径方向の内側に向かって突出する複数のティースを有するステータと、
   前記ティースに装着されるコイルと、
   前記複数のティースに対して前記径方向の内側に配置される請求項１に記載のロータと、
   を備え、
   前記回転軸線の方向からみて、前記ロータが時計回りと反時計回りとの両回りで回転される
   ことを特徴とするモータ。
5. 請求項４に記載のモータと、
   前記シャフトの回転を減速して出力する減速部と、
   を備えたことを特徴とするワイパモータ。

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