JP2023161321A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石の磁束を最大限有効活用でき、効率よく高トルク化を図ることができる電動モータを提供する。【解決手段】ステータコア本体２１及びティース２２からなるステータコア２０を有するステータ８と、ティース２２に巻回されるコイル２４と、シャフト３１と、シャフト３１に固定され、シャフト３１の回転軸線を径方向中心とするロータコア本体３７を有するロータコア３２と、ロータコア本体３７の外周面に配置された主磁石３３と、ロータコア本体３７の軸方向両端面のうちの少なくとも一方の端面に配置された副磁石３４と、を備え、主磁石３３は、ロータコア本体３７の軸方向両端面のうちの少なくとも一方の端面よりも軸方向外側に突出したオーバーハング部３３ｇを有し、副磁石３４は、オーバーハング部３３ｇの径方向内側に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータに関する。

電動モータの中には、コイルが巻回されたティースを有するステータと、ステータの径方向内側に回転自在に設けられたロータと、を備えるものがある。周方向で隣り合うティース間には、スロットが形成される。このスロットを通して各ティースにコイルが巻回される。ステータやロータは、電磁鋼板をシャフトの回転軸線方向（以下、単に軸方向という）に積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりすることにより形成される。

ステータには、コイルに給電を行うことにより鎖交磁束が形成される。ロータは、シャフトと、このシャフトに嵌合固定される円柱状のロータコアと、ロータコアに設けられた永久磁石と、を有する。そして、ステータに形成された鎖交磁束とロータコアに設けられた永久磁石との間に磁気的な吸引力や反発力が生じ、ロータが継続的に回転される。

ここで、ロータに永久磁石を配置する方式として、ロータコアの外周面に永久磁石を配置する方式（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）がある。このＳＰＭ方式のロータにおいて有効磁束を増大させて高トルク化を図るために、ステータ及びロータコアにおける軸方向の長さよりも永久磁石における軸方向の長さを長くする場合がある。
ステータの軸方向一端よりも永久磁石の軸方向一端を軸方向外側に突出させることにより、ロータの有効磁束量を増大できる。このため、ステータに形成された鎖交磁束を、ロータの回転力に効率的に寄与させることができ、電動モータを高トルク化できる。

特開２０１９－１８７１３２号公報

ところで上述の従来技術では、ロータコアの軸方向一端よりも軸方向外側に突出した永久磁石の軸方向一端部のうちの径方向外側面の磁束は、ロータの回転力に寄与する。これに対し、永久磁石の軸方向一端部のうちの径方向内側面には、ロータコアが存在していない。このため、永久磁石の軸方向一端部のうちの径方向内側面の磁束は、単なる漏れ磁束となってしまう。結果的に、永久磁石の有効磁束が減少してしまい、電動モータを効率よく高トルク化しにくいという課題があった。

永久磁石の径方向内側面の全体に渡ってロータコアが存在するように構成することも考えられるが、鉄損が生じてしまう。また、永久磁石の軸方向一端部がロータコアを介して漏出することになり、有効な解決手段とはいいにくい。

そこで、本発明は、永久磁石の磁束を最大限有効活用でき、効率よく高トルク化を図ることができる電動モータを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明の第１態様では、電動モータは、環状のステータコア本体、及び前記ステータコア本体の内周面から径方向内側に向かって突出する複数のティースからなるステータコアを有するステータと、前記ティースに巻回されるコイルと、前記ステータコアの径方向内側で回転するシャフトと、前記シャフトに固定され、前記シャフトの回転軸線を径方向中心とするロータコア本体を有するロータコアと、前記ロータコア本体の外周面に配置された主磁石と、前記ロータコア本体の前記回転軸線方向の両端面のうちの少なくとも一方の端面に配置され、副磁石本体を有する副磁石と、を備え、前記主磁石は、前記ロータコア本体の少なくとも一方の前記端面よりも前記回転軸線方向の外側に突出したオーバーハング部を有し、前記副磁石本体は、前記オーバーハング部の径方向内側に配置されている。

このように構成することで、副磁石本体によって、オーバーハング部の径方向内側面から流れる磁束を保持できる。このため、主磁石の磁束を最大限有効活用でき、電動モータを効率よく高トルク化できる。

本発明の第２態様では、第１態様の電動モータにおいて、前記副磁石本体は着磁の配向が前記オーバーハング部と対向する外周面に磁極を発生させる極配向である。

このように構成することで、オーバーハング部の１つの磁極から径方向内側面を介して流れる磁束を、副磁石本体を介してオーバーハング部の隣の磁極へと流すことができる。このため、主磁石の漏れ磁束の発生を確実に防止でき、主磁石の磁束を最大限有効活用できる。

本発明の第３態様では、第１態様又は第２態様の電動モータにおいて、前記ロータコアは、前記ロータコア本体の外周面から径方向外側に向かって突出形成された複数のロータ突極を有し、前記主磁石は、周方向で隣り合う前記ロータ突極の間のそれぞれに配置されている。

このように構成することで、リラクタンストルクを利用できるので、電動モータをさらに効率よく高トルク化できる。
ところで、ロータ突極を有する分、このロータ突極に流れる磁束の影響でステータに鉄損が生じてしまう。このような構成で、ステータにおける軸方向の長さよりも例えばロータコアにおける軸方向の長さを長くしてしまうと、ステータへの鉄損の影響が大きくなってしまう。このため、ステータにおける軸方向の長さに対してロータコアにおける軸方向の長さを長くすることなく、主磁石にオーバーハング部を設けた。これにより、ロータコアによるステータへの鉄損の影響も小さくできる。

本発明の第４態様では、第３態様の電動モータにおいて、前記副磁石は、前記副磁石本体の外周面から径方向外側に向かって突出形成された複数の磁石突極を有し、前記複数の磁石突極は、それぞれ前記複数のロータ突極における前記回転軸線方向の端面に配置されている。

このように構成することで、磁石突極を利用して副磁石の位置決めを容易に行うことができる。磁石突極を有する分、副磁石の体積が増大されるので、副磁石の有効磁束を増大させることができる。
また、１つの主磁石の周方向両側面から流れる磁束を、副磁石を介して隣の主磁石に流すことができる。このため、ロータ突極を有するロータコアにおいて、主磁石の漏れ磁束の発生を確実に防止でき、主磁石の磁束を最大限有効活用できる。

本発明の第５態様では、第４態様の電動モータにおいて、前記主磁石は、周方向両側面の径方向内側を含む少なくとも一部に形成された主磁石側面を有し、前記主磁石側面は、前記磁石突極の周方向側面に沿うように延在され、かつ周方向で前記磁石突極の前記周方向側面と対向しており、前記磁石突極の径方向外側の端面は、前記主磁石側面の径方向外側端と前記ロータ突極の径方向外側端との間に位置している。

このように構成することで、副磁石の体積を無駄に大きくすることなく、１つの主磁石の周方向両側面から流れる磁束を、副磁石を介して隣の主磁石に確実に流すことができる。このため、電動モータの製造コストをできる限り抑制できる。

本発明の第６態様では、第１態様から第５態様のいずれか１項の電動モータにおいて、前記主磁石の前記回転軸線方向の端面と、前記副磁石の前記回転軸線方向の外側端面とは、同一平面上に位置している。

このように構成することで、主磁石の磁束をより確実に最大限有効活用できる。すなわち、例えば主磁石の回転軸線方向両端よりも副磁石の回転軸線方向両端が回転軸線方向の外側に突出されている場合、副磁石の突出した箇所から漏れ磁束が発生してしまう。一方、例えば副磁石の回転軸線方向両端よりも主磁石の回転軸線方向両端が回転軸線方向の外側に突出されている場合、副磁石による主磁石の漏れ磁束の抑制効果が低下してしまう。

本発明の第７態様では、第１態様から第６態様のいずれか１項の電動モータにおいて、前記ステータコア及び前記ロータコアは、前記回転軸線方向に複数の電磁鋼板を積層してなる。

このように構成することで、ステータコア、ティース、及びロータコアに生じる渦電流損を低減でき、鉄損を低減できる。このため、電動モータを効率よく高トルク化できる。

本発明によれば、永久磁石の磁束を最大限有効活用でき、効率よく高トルク化を図ることが可能な電動モータを提供できる。

本発明の実施形態における減速機付きモータの斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態におけるステータ及びロータの構成図である。 本発明の第１実施形態におけるロータを軸方向からみた平面図である。 本発明の第１実施形態におけるロータコア、主磁石、及び副磁石における軸方向の断面図である。 本発明の第１実施形態におけるロータの分解斜視図である。 本発明の第２実施形態におけるロータを軸方向からみた平面図である。 図７のＶＩＩＩ部拡大図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜減速機付きモータ＞
図１は、減速機付きモータ１の斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。
減速機付きモータ１は、例えば、車両のワイパー装置の駆動源として用いられる。
図１、図２に示すように、減速機付きモータ１は、電動モータ２と、電動モータ２の回転を減速して出力する減速部３と、電動モータ２の駆動制御を行うコントローラ部４と、を備える。

以下の説明において、単に「軸方向」という場合は、電動モータ２のシャフト３１における中心軸（電動モータ２の回転軸線Ｃ）と平行な方向を意味するものとする。単に「周方向」という場合は、シャフト３１の周方向（回転方向）を意味するものとする。単に「径方向」という場合は、軸方向及び周方向に直交するシャフト３１の径方向を意味するものとする。

＜電動モータ＞
電動モータ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円筒状のステータ８と、ステータ８の径方向内側に設けられ、ステータ８に対して回転自在に設けられたロータ９と、を備える。電動モータ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の径方向中央には、ロータ９のシャフト３１が挿通される貫通孔１０ａが形成されている。

第１モータケース６の開口部６ａに、径方向外側に向かって張り出す外フランジ部１６が形成されているとともに、第２モータケース７の開口部７ａに、径方向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。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に嵌合されるようにステータ８が配置される。

＜ステータ＞
図３は、ステータ８及びロータ９の構成を示し、軸方向からみた図に相当する。
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円形となる筒状のステータコア本体２１と、ステータコア本体２１から径方向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を有している。ステータコア２０は、複数の電磁鋼板２０ｐを軸方向に積層することにより形成されている。ステータコア２０は、複数の電磁鋼板２０ｐ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、ステータコア本体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から周方向両側に延びるように形成されている。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。

ステータコア本体２１の内周面及びティース２２は、絶縁性を有する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鎖交磁束を生成する。

［第１実施形態］
＜ロータ＞
図４は、第１実施形態のロータ９を軸方向からみた平面図である。図５は、第１実施形態のロータコア３２、主磁石３３、及び副磁石３４における軸方向の断面図である。図６は、第１実施形態におけるロータ９の分解斜視図である。
図２、図４から図６に示すように、ロータ９は、ステータ８の径方向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と一体成形されたシャフト３１と、シャフト３１に嵌合固定されたロータコア３２と、ロータコア３２の外周面３２ａに設けられた４つの主磁石３３と、ロータコア３２における軸方向の両端面（ロータコア本体３７における軸方向の両端面）３２ｂ，３２ｃに設けられた２つの副磁石（副磁石本体）３４と、を備える。このように、電動モータ２において、主磁石３３の磁極数とスロット１９（ティース２２）の数との比は、２：３である。

ロータコア３２は、複数の電磁鋼板３２ｐを軸方向に積層することにより形成されている。ロータコア３２は、複数の電磁鋼板３２ｐ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。
ロータコア３２は、シャフト３１の軸心（回転軸線Ｃ）を径方向中心とする円柱状のロータコア本体３７と、ロータコア本体３７の外周面３７ａから径方向外側に向かって突出形成された４つのロータ突極３５と、が一体成形されたものである。ロータコア本体３７の外周面３７ａが、ロータコア３２の外周面３２ａである。

ロータコア本体３７の径方向中央には、軸方向に貫通するシャフト挿通孔３７ｂが形成されている。シャフト挿通孔３７ｂに、シャフト３１が圧入されている。シャフト挿通孔３７ｂ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。シャフト挿通孔３７ｂには、径方向外側に向かって延びる４つの逃げ溝３７ｃが形成されている。
各逃げ溝３７ｃは、ロータコア本体３７の軸方向全体に渡って形成されており、シャフト挿通孔３７ｂに連通されている。各逃げ溝３７ｃは、周方向に等間隔で配置されている。各逃げ溝３７ｃは、例えばシャフト挿通孔３７ｂへのシャフト３１の圧入強度を調整する役割を有する。

４つのロータ突極３５は、周方向に等間隔で配置されている。各ロータ突極３５は、径方向で各逃げ溝３７ｃと同一直線上に配置されている。ロータ突極３５は、ロータコア３２の軸方向全体に延びるように形成されている。ロータ突極３５は、周方向で対向する両側面３５ａが平行となるように形成されている。つまり、ロータ突極３５は、周方向の幅寸法が径方向で均一になるように形成されている。

ロータ突極３５における径方向の外側端部３５ｂには、周方向中央に、１つの溝部９１が軸方向全体に渡って形成されている。溝部９１は、径方向内側に向かうに従って周方向の溝幅が徐々に狭くなるように、Ｖ溝状に形成されている。この溝部９１の周方向両側の角部には、丸面取り部３５ｃが形成されている。丸面取り部３５ｃの径方向最外側端部が、ロータ突極３５における径方向の外側端部３５ｂとなる。

このように形成されたロータコア３２の外周面３２ａ（外周面３７ａ）で、かつ周方向で隣り合う２つのロータ突極３５の間は、それぞれ磁石収納部３６として構成される。これら磁石収納部３６にそれぞれ主磁石３３が配置され、例えば接着剤等によりロータコア３２に固定される。

主磁石３３は、瓦状に形成されている。より具体的には、主磁石３３において、径方向外側の外周面３３ａの円弧中心Ｃｏの位置、及び径方向内側の内周面３３ｂの円弧中心Ｃｉの位置は一致している。これら円弧中心Ｃｏ，Ｃｉは、回転軸線Ｃよりも径方向で対応する主磁石３３寄りにずれている。主磁石３３の外周面３３ａのうち径方向最外側を通る円の直径と、ロータ突極３５における径方向の外側端部３５ｂを通る円の直径とは同一である。

主磁石３３の内周面３３ｂは、ロータコア本体３７の外周面３７ａ（ロータコア３２の外周面３２ａ）に当接されている。主磁石３３における周方向の両側面は、径方向内側に位置する主磁石側面３３ｃと、主磁石側面３３ｃよりも径方向外側に位置する傾斜面３３ｄと、を有する。主磁石側面３３ｃは、ロータ突極３５の側面３５ａに沿うように形成されている。換言すれば、主磁石側面３３ｃとロータ突極３５の側面３５ａとは、ほぼ平行である。主磁石側面３３ｃと内周面３３ｂとは、円弧面３３ｅを介して滑らかに連結されている。

傾斜面３３ｄは、主磁石側面３３ｃとの接続部３３ｆから径方向外側に向かうに従ってロータ突極３５の側面３５ａから漸次周方向に離間するように斜めで、かつ平坦に形成されている。接続部３３ｆは、ロータ突極３５の径方向中央よりもやや外側よりに配置されている。１つの主磁石３３において、周方向両側の傾斜面３３ｄは、主磁石３３の周方向中間部と回転軸線Ｃとを結ぶ直線Ｓと平行である。このため、２つの傾斜面３３ｄ同士も平行である。

主磁石３３における軸方向の長さＬ１は、ロータコア３２における軸方向の長さＬ２よりも長い。すなわち、主磁石３３は、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃから軸方向の外側に突出した２つのオーバーハング部３３ｇ，３３ｈを有する。各オーバーハング部３３ｇ，３３ｈにおいて、対応するロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃからの突出長さＬ３，Ｌ４は、同一である。これら突出長さＬ３，Ｌ４は、以下の説明では、オーバーハング部３３ｇ，３３ｈにおける軸方向の長さＬ３，Ｌ４という。

このような主磁石３３は、着磁（磁界）の配向が径方向（厚み方向）に沿ってパラレル配向となるように着磁されている。そして、周方向に磁極が互い違いになるように、主磁石３３が配置されている。このため、ロータコア３２のロータ突極３５は、周方向で隣り合う主磁石３３の間、つまり、磁極の境界（極境界）に位置している。
主磁石３３としては、例えば、フェライトボンド磁石が用いられる。しかしながら、これに限られるものではなく、主磁石３３として、フェライトボンド磁石に代わってフェライト焼結磁石、ネオジムボンド磁石、ネオジム焼結磁石等を適用することも可能である。

副磁石３４は、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃのうち、ロータコア本体３７上に配置されている。副磁石３４は、ロータコア本体３７の形状に対応するように、円環状に形成されている。副磁石３４の外径Ｄ１は、ロータコア本体３７の外径Ｄ２とほぼ同一である。このため、副磁石３４は、主磁石３３のオーバーハング部３３ｇ，３３ｈの径方向内側に配置される。副磁石３４の外周面３４ａは、径方向でオーバーハング部３３ｇ，３３ｈと対向している。副磁石３４の外周面３４ａは、主磁石３３（オーバーハング部３３ｇ，３３ｈ）の内周面３３ｂに接触している。

副磁石３４の内径Ｄ３は、ロータコア本体３７のシャフト挿通孔３７ｂの内径Ｄ４よりも若干大きい程度である。副磁石３４における軸方向の長さ（厚さ）Ｌ５は、主磁石３３のオーバーハング部３３ｇ，３３ｈにおける軸方向の長さＬ３，Ｌ４と同一である。このため、主磁石３３における軸方向の両端面３３ｉ，３３ｊと、各副磁石３４における軸方向の外側端面３４ｂとは、同一平面上に位置する。副磁石３４の外側端面３４ｂとは、副磁石３４における軸方向の両端面のうち、ロータコア３２とは反対側の端面をいう。

このような副磁石３４は、着磁（磁界）の配向が外周面３４ａに磁極を発生させる極配向である（図４における矢印Ｊ参照）。副磁石３４の磁極数は、主磁石３３の磁極数（主磁石３３の個数）と同一である。すなわち、本実施形態では、主磁石３３の磁極数は４極あるので、副磁石３４の磁極数も４極である。副磁石３４の各磁極の位置は、それぞれ主磁石３３と径方向で対向する位置である。副磁石３４の外周面３４ａにおける磁極は、主磁石３３の外周面３３ａにおける磁極と同極である。換言すれば、副磁石３４の外周面３４ａにおける磁極は、主磁石３３の内周面３３ｂにおける磁極と異極である。

副磁石３４としては、例えば、フェライトボンド磁石が用いられる。しかしながら、これに限られるものではなく、副磁石３４として、フェライトボンド磁石に代わってフェライト焼結磁石、ネオジムボンド磁石、ネオジム焼結磁石等を適用することも可能である。副磁石３４の材質は、主磁石３３の材質と異なっていてもよい。

＜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いる。ギアケース４０は、ウォーム減速機構４１を収容するギア収容部４２を有する。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。

ギアケース４０の底壁４０ｃには、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ためのものである。軸受ボス４９には、内周面に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、電動モータ２のシャフト３１と同軸上に配置されている。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の電動モータ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の端部と電動モータ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。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シャフト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の回転軸線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されるスプライン４８ａが形成されている。

ウォームホイール４５の径方向中央には、出力軸４８が突出されている側とは反対側に、図示しないセンサマグネットが設けられている。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＞
電動モータ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、を有している。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導電性のパターン（不図示）が形成されたものである。コントローラ基板６２には、電動モータ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１１の端子（不図示）が電気的に接続されている。

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パワーモジュール（不図示）が実装されている。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コンデンサ（不図示）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。カバー６３は、若干外側に膨出するように形成されている。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。
カバー６３の外周部に、コネクタ１１が一体成形されている。コネクタ１１は、図示しない外部電源から延びるコネクタが嵌着される。コネクタ１１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。

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。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。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。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。

＜減速機付きモータの動作＞
次に、減速機付きモータ１の動作について説明する。
減速機付きモータ１は、コネクタ１１を介してコントローラ基板６２に供給された電力が、図示しないパワーモジュールを介して電動モータ２の各コイル２４に選択的に供給される。すると、ステータ８（ティース２２）に所定の鎖交磁束が形成され、この鎖交磁束とロータ９の主磁石３３により形成される有効磁束との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータ９が継続的に回転する。

ロータ９が回転すると、シャフト３１と一体化されているウォーム軸４４が回転し、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が回転する。そして、ウォームホイール４５に連結されている出力軸４８が回転し、所望の電装品（例えば、車両に搭載されるワイパ駆動装置）が駆動する。

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の回転位置検出結果は、信号として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、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が制御され、電動モータ２の駆動制御が行われる。パワーモジュールの駆動信号の出力や電動モータ２の駆動制御は、コントローラ部４で行われていてもよい。

＜ロータの作用＞
次に、ロータ９の作用について説明する。
ロータ９は、ロータコア３２の外周面３２ａに、主磁石３３を配置した、いわゆるＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）方式のロータである。このため、ｄ軸方向のインダクタンス値が小さくなる。これに加え、ロータ９は、周方向で隣り合う主磁石３３間にロータ突極３５が設けられている。この結果、ステータ８の鎖交磁束によるｑ軸方向のインダクタンス値は、ロータ突極３５が無い場合と比較して大きくなる。このように、ｄ軸方向とｑ軸方向とのリラクタンストルクの差も利用してロータ９が回転される。

主磁石３３は、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃから軸方向の外側に突出した２つのオーバーハング部３３ｇ，３３ｈを有する。このため、ロータ９の有効磁束量が増大される。
ここで、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃには、それぞれ副磁石３４が設けられている。副磁石３４は、オーバーハング部３３ｇ，３３ｈの径方向内側に配置されている。このため、副磁石３４によってオーバーハング部３３ｇ，３３ｈの内周面３３ｂから流れる磁束が保持される。

この際、副磁石３４は、着磁（磁界）の配向が外周面３４ａに磁極を発生させる極配向である。このため、１つの主磁石３３でのオーバーハング部３３ｇ，３３ｈにおける内周面３３ｂの磁束は、副磁石３４を通り、Ｎ極からＳ極に向けて（図４における矢印Ｊ参照）流れる。そして、周方向で隣の主磁石３３（オーバーハング部３３ｇ，３３ｈ）へと磁束が流れる。このため、主磁石３３の漏れ磁束の発生が防止され、主磁石３３の磁束が最大限有効活用される。

このように、上述の第１実施形態では、主磁石３３は、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃから軸方向の外側に突出した２つのオーバーハング部３３ｇ，３３ｈを有する。また、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃには、それぞれ副磁石３４が設けられている。副磁石３４は、オーバーハング部３３ｇ，３３ｈの径方向内側に配置されている。このため、副磁石３４によってオーバーハング部３３ｇ，３３ｈの内周面３３ｂから流れる磁束を保持できる。よって、主磁石３３の磁束を最大限有効活用でき、電動モータ２を効率よく高トルク化できる。

副磁石３４は、着磁（磁界）の配向が外周面３４ａに磁極を発生させる極配向である。このため、１つのオーバーハング部３３ｇ，３３ｈから内周面３３ｂを介して流れる磁束を、副磁石３４を介して周方向で隣のオーバーハング部３３ｇ，３３ｈへとスムーズに流すことができる。このため、主磁石３３の漏れ磁束の発生を確実に防止でき、主磁石３３の磁束を最大限有効活用できる。

なお、例えば図４、図５に２点鎖線で示す着磁（磁界）の配向Ｊ’のように、副磁石３４における着磁（磁界）の配向をラジアル配向とした場合、副磁石３４によって主磁石３３の磁束をある程度保持できるものの、副磁石３４の内周面側で漏れ磁束が発生してしまう。このため、副磁石３４における着磁（磁界）の配向を極配向とすることにより、主磁石３３の漏れ磁束の発生をより確実に防止でき、主磁石３３の磁束をさらに最大限有効活用できる。

ロータコア３２は、ロータコア本体３７の外周面３７ａから径方向外側に向かって突出形成された４つのロータ突極３５を有している。このため、リラクタンストルクを利用できるので、電動モータ２をさらに効率よく高トルク化できる。

ところで、ロータ突極３５を有する分、このロータ突極３５に流れる磁束の影響でステータコア２０に鉄損が生じてしまう。このような構成で、ステータコア２０における軸方向の長さよりも例えばロータコア３２における軸方向の長さＬ２を長くしてしまうと、ステータコア２０への鉄損の影響が大きくなってしまう。このため、ステータコア２０における軸方向の長さに対してロータコア３２における軸方向の長さＬ２を長くすることなく、主磁石３３にオーバーハング部３３ｇ，３３ｈを設けた。これにより、ロータコア３２によるステータコア２０への鉄損の影響も小さくできる。

主磁石３３における軸方向の両端面３３ｉ，３３ｊと、各副磁石３４における軸方向の外側端面３４ｂとは、同一平面上に位置している。このため、主磁石３３の磁束をより確実に最大限有効活用できる。すなわち、例えば主磁石３３における軸方向の両端面３３ｉ，３３ｊよりも各副磁石３４における軸方向の外側端面３４ｂが軸方向外側に突出されている場合、副磁石３４の突出した箇所から漏れ磁束が発生してしまう。一方、例えば各副磁石３４における軸方向の外側端面３４ｂよりも主磁石３３における軸方向の両端面３３ｉ，３３ｊが軸方向外側に突出されている場合、副磁石３４による主磁石３３の漏れ磁束の抑制効果が低下してしまう。

ステータ８のステータコア２０は、複数の電磁鋼板２０ｐを軸方向に積層することにより形成されている。ロータ９のロータコア３２は、複数の電磁鋼板３２ｐを軸方向に積層することにより形成されている。このため、ステータコア２０やロータコア３２に生じる渦電流損を低減でき、鉄損を低減できる。よって、電動モータ２を効率よく高トルク化できる。

主磁石３３は、着磁（磁界）の配向が径方向（厚み方向）に沿ってパラレル配向となるように着磁されている。このため、主磁石３３における着磁（磁界）の配向がラジアル配向である場合と比較して、電動モータ２のコギングを抑制するとともに、ロータ９の有効磁束を高めることができる。

また、主磁石３３の外周面３３ａの円弧中心Ｃｏの位置が回転軸線Ｃよりも径方向で対応する主磁石３３寄りにずれている。このため、主磁石３３とステータコア２０（ティース２２）との間の距離は、主磁石３３の周方向中から周方向両側面に向かうに従って漸次長くなる。これにより、ステータ８に対してロータ９の磁極の切り替わりが滑らかになり、さらに電動モータ２のコギングを抑制できる。

電動モータ２を効率よく高トルク化できるので、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「全ての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」、及び目標９「強靭（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの促進を図る」に貢献することが可能となる。

上述の第１実施形態では、ロータコア３２は、ロータコア本体３７の外周面３７ａから径方向外側に向かって突出形成された４つのロータ突極３５を有している場合について説明した。主磁石３３は、周方向で隣り合うロータ突極３５の間のそれぞれに配置されるように、４つ設けら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、ロータコア３２は、ロータ突極３５を有さなくてもよい。この場合、主磁石３３を円筒状のいわゆるリングマグネットとしてもよい。

［第２実施形態］
次に、図２、図５、図６を援用し、図７、図８に基づいて、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。
図７は、第２実施形態のロータ２０９を軸方向からみた平面図である。図７は、前述の図４に対応している。図８は、図７のＶＩＩＩ部拡大図である。
図２、図７、図８に示すように、第２実施形態において、減速機付きモータ１は、電動モータ２０２と、電動モータ２０２の回転を減速して出力する減速部３と、電動モータ２０２の駆動制御を行うコントローラ部４と、を備える点等の基本的構成は、前述の第１実施形態と同様である。

図７、図８に示すように、第１実施形態と第２実施形態との相違点は、第１実施形態のロータ９における副磁石３４の形状と、第２実施形態のロータ２０９における副磁石２３４の形状と、が異なる点にある。
より具体的には、副磁石２３４は、円環状の副磁石本体７１と、副磁石本体７１の外周面７１ａから径方向外側に向かって突出形成された４つの磁石突極７２と、が一体成形されたものである。

副磁石本体７１は、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃのうち、ロータコア本体３７上（図５参照）に配置されている。副磁石本体７１の形状は、第１実施形態における副磁石３４の形状と同一である。すなわち、副磁石本体７１は、ロータコア本体３７の形状に対応するように、円環状に形成されている。副磁石本体７１の外径Ｄ２１は、ロータコア本体３７の外径Ｄ２（図６参照）とほぼ同一である。このため、副磁石本体７１は、主磁石３３のオーバーハング部３３ｇ，３３ｈの径方向内側に配置される。副磁石本体７１の外周面７１ａは、径方向でオーバーハング部３３ｇ，３３ｈと対向している。副磁石３４の外周面３４ａは、主磁石３３（オーバーハング部３３ｇ，３３ｈ）の内周面３３ｂに接触している。

４つの磁石突極７２は、周方向に等間隔で配置されている。各磁石突極７２は、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃのうち、ロータ突極３５上に配置されている。磁石突極７２は、周方向で対向する両側面７２ａが平行となるように形成されている。つまり、磁石突極７２は、周方向の幅寸法が径方向で均一になるように形成されている。磁石突極７２の周方向の幅寸法は、ロータ突極３５の周方向の幅寸法と同一である。したがって、磁石突極７２の両側面７２ａは、主磁石３３の主磁石側面３３ｃに接触している。

磁石突極７２における径方向の外側端面７２ｂは、おおよそ周方向に沿うように平坦に形成されている。磁石突極７２における外側端面７２ｂの位置は、主磁石３３における接続部３３ｆ（主磁石側面３３ｃの径方向外側端）とロータ突極３５の外側端部３５ｂとの間に位置している。
このような副磁石２３４における着磁（磁界）の配向も、第１実施形態の副磁石３４と同様に極配向である（図７における矢印Ｊ参照）。

したがって、上述の第２実施形態によれば、前述の第１実施形態と同様の効果を奏する。これに加え、副磁石２３４は、磁石突極７２を有している。このため、磁石突極７２を利用して副磁石２３４の位置決めを容易に行うことができる。磁石突極７２を有する分、副磁石２３４の体積が増大されるので、副磁石２３４の有効磁束を増大させることができる。

また、１つのオーバーハング部３３ｇ，３３ｈから内周面３３ｂを介して流れる磁束を、副磁石２３４を介して周方向で隣のオーバーハング部３３ｇ，３３ｈへとスムーズに流すことができる。とりわけ、主磁石３３における着磁（磁界）の配向がパラレル配向となるように着磁されている場合、１つの主磁石３３の主磁石側面３３ｃから流れる磁束を、磁石突極７２を介して周方向で隣のオーバーハング部３３ｇ，３３ｈへとスムーズに流すことができる（図７における矢印Ｊ参照）。このため、主磁石３３の漏れ磁束の発生を確実に防止でき、主磁石３３の磁束をさらに最大限有効活用できる。

なお、主磁石３３における着磁（磁界）の配向をラジアル配向とした場合、主磁石３３の周方向両側での配向は、磁石突極７２の側面７２ａとほぼ平行になる。このため、主磁石３３の周方向両側からの磁石突極７２への磁束の流れは発生しにくい。

ここで、磁石突極７２とオーバーハング部３３ｇ，３３ｈとが接触する箇所は、主磁石３３における接続部３３ｆよりも径方向内側である。すなわち、磁石突極７２は、接続部３３ｆよりも径方向内側が主磁石３３における漏れ磁束の発生の防止に寄与することになる。本第２実施形態では、磁石突極７２における外側端面７２ｂの位置は、主磁石３３における接続部３３ｆとロータ突極３５の外側端部３５ｂとの間に位置している。このため、副磁石２３４の体積を無駄に大きくすることなく、１つの主磁石３３の周方向両側面から流れる磁束を、副磁石２３４を介して隣の主磁石３３に確実に流すことができる。よって、電動モータ２０２の製造コストをできる限り抑制できる。

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、減速機付きモータ１は、車両のワイパー装置の駆動源として用いられ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、減速機付きモータ１は、ワイパー装置以外にも、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使用することができる。

上述の実施形態では、副磁石３４，２３４は、主磁石３３のオーバーハング部３３ｇ，３３ｈに接触しているとして説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、完全に接触していなくてもよい。主磁石３３や副磁石３４，２３４の製造誤差により、主磁石３３と副磁石３４，２３４との間に微小隙間が形成された場合でも、上述の実施形態と同様の効果を奏する。このことは、ロータ突極３５と主磁石３３とが完全に接触していない場合も同様である。

上述の実施形態では、主磁石３３は、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃから軸方向の外側に突出した２つのオーバーハング部３３ｇ，３３ｈを有する場合について説明した。ロータコア３２における軸方向の両端面（ロータコア本体３７における軸方向の両端面）３２ｂ，３２ｃに、それぞれ副磁石３４，２３４が設けられた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、主磁石３３は、ロータコア３２における軸方向の両端面３２ｂ，３２ｃのうち、少なくともいずれか一方から軸方向の外側に突出したオーバーハング部を有していればよい。この場合、副磁石３４，２３４は、オーバーハング部が存在する箇所にのみ設けられていればよい。

上述の実施形態では、各オーバーハング部３３ｇ，３３ｈの突出長さＬ３，Ｌ４は同一であ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、各オーバーハング部３３ｇ，３３ｈの突出長さＬ３，Ｌ４は同一でなくてもよい。この場合、各オーバーハング部３３ｇ，３３ｈの突出長さＬ３，Ｌ４に応じ、副磁石３４における軸方向の長さ（厚さ）Ｌ５を変更することが望ましい。そして、主磁石３３における軸方向の両端面３３ｉ，３３ｊと、各副磁石３４における軸方向の外側端面３４ｂとを同一平面上に位置させることが望ましい。

上述の実施形態では、主磁石３３における周方向の両側面は、径方向内側に位置する主磁石側面３３ｃと、主磁石側面３３ｃよりも径方向外側に位置する傾斜面３３ｄと、を有する場合について説明した。主磁石側面３３ｃと傾斜面３３ｄとの接続部３３ｆは、ロータ突極３５の径方向中央よりもやや外側よりに配置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、主磁石３３における接続部３３ｆの位置は、任意に設定することができる。また、主磁石３３における周方向の両側面全体を、主磁石側面３３ｃとすることも可能である。

上述の実施形態では、ロータコア３２は、４つのロータ突極３５を有する場合について説明した。ロータ９は４つの主磁石３３を有し、磁極数が４極である場合について説明した。ステータコア２０は、６つのティース２２を有す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、ロータ突極３５、主磁石３３の数、及びティース２２の数は任意に設定可能である。副磁石３４の磁極数は、ロータ９における主磁石３３による磁極数に対応するように変更すればよい。

１…減速機付きモータ、２…電動モータ、３…減速部、４…コントローラ部、５…モータケース、６…第１モータケース、６ａ…開口部、７…第２モータケース、７ａ…開口部、８…ステータ、９…ロータ、１０…底部、１０ａ…貫通孔、１１…コネクタ、１６…外フランジ部、１７…外フランジ部、１９…スロット、２０…ステータコア、２０ｐ…電磁鋼板、２１…ステータコア本体、２２…ティース、２３…インシュレータ、２４…コイル、３１…シャフト、３２…ロータコア、３２ａ…外周面、３２ｂ…端面、３２ｃ…端面、３２ｐ…電磁鋼板、３３…主磁石、３３ａ…外周面、３３ｂ…内周面、３３ｃ…主磁石側面、３３ｄ…傾斜面、３３ｅ…円弧面、３３ｆ…接続部、３３ｇ…オーバーハング部、３３ｈ…オーバーハング部、３３ｉ…端面、３３ｊ…端面、３４…副磁石、３４ａ…外周面、３４ｂ…外側端面、３５…ロータ突極、３５ａ…側面、３５ｂ…外側端部、３５ｃ…丸面取り部、３６…磁石収納部、３７…ロータコア本体、３７ａ…外周面、３７ｂ…シャフト挿通孔、３７ｃ…溝、４０…ギアケース、４０ａ…開口部、４０ｂ…側壁、４０ｃ…底壁、４１…ウォーム減速機構、４２…ギア収容部、４３…開口部、４４…ウォーム軸、４５…ウォームホイール、４６…軸受、４７…軸受、４８…出力軸、４８ａ…スプライン、４９…軸受ボス、５２…リブ、５６…コントローラ収容部、６０…回転位置検出部、６１…磁気検出素子、６２…コントローラ基板、６３…カバー、７１…副磁石本体、７１ａ…外周面、７２…磁石突極、７２ａ…側面、７２ｂ…外側端面、８１…嵌合部、８１ａ…壁、８１ｂ…壁、８３…ラビリンス部、９１…溝部、１０１…ティース本体、１０２…鍔部、２０２…電動モータ、２０９…ロータ、２３４…副磁石

Claims (7)

1. 環状のステータコア本体、及び前記ステータコア本体の内周面から径方向内側に向かって突出する複数のティースからなるステータコアを有するステータと、
   前記ティースに巻回されるコイルと、
   前記ステータコアの径方向内側で回転するシャフトと、
   前記シャフトに固定され、前記シャフトの回転軸線を径方向中心とするロータコア本体を有するロータコアと、
   前記ロータコア本体の外周面に配置された主磁石と、
   前記ロータコア本体の前記回転軸線方向の両端面のうちの少なくとも一方の端面に配置され、副磁石本体を有する副磁石と、
   を備え、
   前記主磁石は、前記ロータコア本体の少なくとも一方の前記端面よりも前記回転軸線方向の外側に突出したオーバーハング部を有し、
   前記副磁石本体は、前記オーバーハング部の径方向内側に配置されている
   ことを特徴とする電動モータ。
2. 前記副磁石本体は、着磁の配向が前記オーバーハング部と対向する外周面に磁極を発生させる極配向である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記ロータコアは、前記ロータコア本体の外周面から径方向外側に向かって突出形成された複数のロータ突極を有し、
   前記主磁石は、周方向で隣り合う前記ロータ突極の間のそれぞれに配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動モータ。
4. 前記副磁石は、前記副磁石本体の外周面から径方向外側に向かって突出形成された複数の磁石突極を有し、
   前記複数の磁石突極は、それぞれ前記複数のロータ突極における前記回転軸線方向の端面に配置されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動モータ。
5. 前記主磁石は、周方向両側面の径方向内側を含む少なくとも一部に形成された主磁石側面を有し、
   前記主磁石側面は、前記磁石突極の周方向側面に沿うように延在され、かつ周方向で前記磁石突極の前記周方向側面と対向しており、
   前記磁石突極の径方向外側の端面は、前記主磁石側面の径方向外側端と前記ロータ突極の径方向外側端との間に位置している
   ことを特徴とする請求項４に記載の電動モータ。
6. 前記主磁石の前記回転軸線方向の端面と、前記副磁石の前記回転軸線方向の外側端面とは、同一平面上に位置している
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動モータ。
7. 前記ステータコア及び前記ロータコアは、前記回転軸線方向に複数の電磁鋼板を積層してなる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動モータ。

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