JP7105598B2 - モータ、ブラシレスワイパーモータ、及びモータの駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ、ブラシレスワイパーモータ、及びモータの駆動方法に関するものである。

ブラシレスモータ（以下、単にモータと称することがある）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、を備えている。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、このシャフトに外嵌固定される略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、を有している。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する。

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、高トルク化を図るためのさまざまな方法が提案されている。

例えば、ロータコアの外周面において、周方向で隣り合う永久磁石の間に、径方向外側に向かって突出する突極を設けたロータが提案されている。突極を設けることにより、ロータコアにおいて、ステータのコイルによる鎖交磁束（ｑ軸磁束）が流れやすい方向と、鎖交磁束の流れにくい方向（ｄ軸方向）とが形成される。この結果、ロータコアにリラクタンストルクが発生するので、このリラクタンストルクもロータの回転力に寄与させることができる。

特開２００２－２６２５３３号公報

ところで、本発明者らは、上述の従来技術のようにロータコアに突極を設け、永久磁石の磁極数とティースの個数との比が２：３のモータにおいて、コイルの結線方式をＹ結線とし、さらに、コイルに印加する駆動電圧の電圧波形を、基本正弦波に５次高調波を重畳させた波形とすることで、磁気振動（電磁振動）を大幅に低減できることを見出した。とりわけ、１２次の磁気振動を大幅に低減できることが確認されている。しかしながら、５次高調波を重畳した駆動電圧を印加すると、出力デューティがデューティ上限値を超えてしまうので、出力デューティを低減しなければならないという課題があった。

より詳しく、図９、図１０に基づいて説明する。
図９は、縦軸を駆動電圧のデューティ［％］とし、横軸を駆動電圧の位相［°］としたときの駆動電圧の波形を示すグラフであり、（ａ）は、駆動電圧の基本正弦波の波形を示し、（ｂ）は、基本正弦波と同位相で５次高調波を重畳した波形を示し、（ｃ）は、（ｂ）の駆動電圧のディーティを低減させた波形を示す。なお、図９（ａ）～図９（ｃ）の縦軸、及び横軸の目盛は、同一とする。なお、図９中、「＋５次」とは、基本正弦波に５次高調波が重畳されていることを示す。

図９（ｂ）に示すように、基本正弦波と同位相で５次高調波を重畳させた波形では、上限値（ピーク値）が基本正弦波の出力デューティのデューティ上限値（図９（ａ）に示す、基本正弦波のピーク値、以下、基本正弦波のデューティ上限値という）を超えてしまう。この場合、駆動電圧の波形が乱れてしまい、モータの動作が安定しなくなってしまう。このため、図９（ｃ）に示すように、基本正弦波と同位相で５次高調波を重畳させた波形では、出力デューティを低減させ、上限値が基本正弦波の出力デューティのデューティ上限値を超えないように調整する必要がある。このように調整した場合、出力デューティを低減する分、モータの出力性能が低下してしまう。

図１０は、縦軸をロータの回転数［ｒｐｍ］、及びモータに供給する電流値［Ａ］とし、横軸をモータのトルク［Ｎ．ｍ］としたときの回転数、及び電流値の変化（以下、これらの値を、総じてモータ特性という場合がある）を示し、５次高調波を重畳させた駆動電圧（５次高調波あり）と、５次高調波を重畳させない基本正弦波の駆動電圧と、を比較したグラフである。
図１０に示すように、５次高調波を重畳させた駆動電圧は、出力デューティを低減する分、モータ特性が低下してしまうことが確認できる。

そこで、本発明は、永久磁石の磁極数とティースの個数との比が２：３の場合において、磁気振動を抑えつつ、十分なモータ特性を得ることができるモータ、ブラシレスワイパーモータ、及びモータの駆動方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明に係るモータは、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径方向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と、前記ロータコアの外周面に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の周方向で隣り合う前記永久磁石の間に、径方向外側に向かって突出形成され、前記永久磁石の周方向側面が当接された突極と、を備え、前記永久磁石の磁極数と前記ティースの個数との比が２：３に設定されており、前記コイルは、３相構造とされてＹ結線されており、前記コイルに印加する駆動電圧の波形は、基本正弦波に５次高調波が重畳された波形であり、前記５次高調波は、前記基本正弦波の位相に対して逆位相であり、前記突極は、周方向で対向する両側面が平行となるように形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、永久磁石の磁極数とティースの個数との比が２：３のモータにおいて、５次高調波を重畳した駆動電圧の出力デューティを低減させることなく、この駆動電圧の上限値が基本正弦波のデューティ上限値を超えてしまうことを防止できる。このため、磁気振動を抑えつつ、十分なモータ特性を得ることができる。

本発明に係るブラシレスワイパーモータは、上記に記載のモータを備えたことを特徴とする。

このように構成することで、磁気振動を抑えつつ、十分なモータ特性を得ることが可能なブラシレスワイパーモータを提供できる。

本発明に係るモータの駆動方法は、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径方向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と、前記ロータコアの外周面に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の周方向で隣り合う前記永久磁石の間に、径方向外側に向かって突出形成され、前記永久磁石の周方向側面が当接された突極と、を備え、前記突極は、周方向で対向する両側面が平行となるように形成されており、前記永久磁石の磁極数と前記ティースの個数との比が２：３に設定されており、前記コイルは、３相構造とされてＹ結線されているモータの駆動方法であって、前記コイルに、基本正弦波に５次高調波が重畳された波形の駆動電圧を印加し、前記５次高調波は、前記基本正弦波の位相に対して逆位相であることを特徴とする。

このような方法とすることで、永久磁石の磁極数とティースの個数との比が２：３のモータにおいて、５次高調波を重畳した駆動電圧の出力デューティを低減させることなく、この駆動電圧の上限値が基本正弦波のデューティ上限値を超えてしまうことを防止できる。このため、磁気振動を抑えつつ、十分なモータ特性を得ることができる。

本発明によれば、永久磁石の磁極数とティースの個数との比が２：３のモータにおいて、５次高調波を重畳した駆動電圧の出力デューティを低減させることなく、この駆動電圧の上限値が基本正弦波のデューティ上限値を超えてしまうことを防止できる。このため、磁気振動を抑えつつ、十分なモータ特性を得ることができる。

本発明の実施形態におけるワイパーモータの斜視図である。 図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態におけるステータ及びロータの構成図である。 本発明の実施形態におけるコイルの結線図であり、（ａ）は、各相を直列に結線した場合を示し、（ｂ）は、各相を並列に結線した場合を示す。 図３のＡ部拡大図である。 本発明の実施形態における各電圧波形を示し、コイルの結線方式をＹ結線方式とした場合のグラフである。 本発明の実施形態における各電圧波形を示し、コイルの結線方式をデルタ結線方式とした場合のグラフである。 本発明の実施形態におけるモータ特性とデルタ結線におけるモータ特性とを比較したグラフである。 従来の駆動電圧の波形を示すグラフであり、（ａ）は、駆動電圧の基本正弦波の波形を示し、（ｂ）は、基本正弦波と同位相で５次高調波を重畳した波形を示し、（ｃ）は、（ｂ）の駆動電圧のディーティを低減させた波形を示す。 従来のモータ特性を示し、５次高調波を重畳させた駆動電圧と、５次高調波を重畳させない基本正弦波の駆動電圧と、を比較したグラフである。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（ワイパーモータ）
図１は、ワイパーモータ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、ワイパーモータ１は、例えば車両に搭載されるワイパの駆動源となる。ワイパーモータ１は、モータ部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のギヤケース４０と接合されるように、このギヤケース４０と一体成形されている。底部１０の径方向略中央には、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。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に内嵌されるようにステータ８が配置されている。

（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略円形となる筒状のコア部２１と、コア部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、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりしてなる。

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。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。

図４は、コイル２４の結線図であり、（ａ）は、各相を直列に結線した場合を示し、（ｂ）は、各相を並列に結線した場合を示す。
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、コイル２４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相構造とされている。また、コイル２４の結線方式は、Ｙ結線（スター結線）方式とされている。
図４（ａ）に示すように、コイル２４の結線構造を、同相のコイル２４を直列に結線したＹ結線構造としてもよいし、図４（ｂ）に示すように、コイル２４の結線構造を、同相のコイル２４を並列に結線したＹ結線構造としてもよい。

（ロータ）
図５は、図３のＡ部拡大図である。
図３、図５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（図２参照）と一体成形されたシャフト３１と、シャフト３１に外嵌固定されこのシャフト３１を軸心（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３２ｂ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、２：３である。なお、永久磁石３３としては、例えば、フェライト磁石が用いられる。しかしながら、これに限られるものではなく、永久磁石３３として、フェライト磁石に代わってネオジムボンド磁石やネオジム焼結磁石を適用することも可能である。

ロータコア３２は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりしてなる。ロータコア３２の径方向略中央には、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を外嵌固定してもよい。

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、径方向外側に突出され、かつロータコア３２の軸方向全体に延びるように形成されている。突極３５の径方向外側で、かつ周方向両側の角部には、丸面取り部３５ａが形成されている。

突極３５は、径方向外側端部３５ｔにおける周方向の幅寸法が、電気角θで２０°以上４０°以下であることが望ましい。なお、突極３５の径方向外側端部３５ｔにおける周方向の幅寸法とは、突極３５に丸面取り部３５ａが形成されていないとした場合の周方向の両角部３５ｂ（以下、突極３５の径方向の角部３５ｂと称する）間の幅寸法をいう。以下の説明では、突極３５の径方向外側端部３５ｔにおける周方向の幅寸法を、単に突極３５の周方向の幅寸法と称して説明する。

また、突極３５は、周方向で対向する両側面３５ｃが平行となるように形成されている。つまり、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。
さらに、突極３５の径方向外側端部３５ｔには、周方向略中央に、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、略Ｖ溝状に形成されている。

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、例えば接着剤等によりロータコア３２に固定される。
永久磁石３３は、径方向外側の外周面３３ａの円弧中心Ｃｏ、及び径方向内側の内周面３３ｂの円弧中心Ｃｉが、シャフト３１の軸心Ｃ１の位置と一致している。また、突極３５の径方向外側端部３５ｔを通る円の直径と、永久磁石３３の外周面３３ａの直径は、同一である。

永久磁石３３の内周面３３ｂは、全体がロータコア３２の外周面３２ｂに当接されている。また、永久磁石３３の周方向両側面は、径方向内側に位置し、突極３５の側面３５ｃに当接された突極当接面３３ｄと、突極当接面３３ｄよりも径方向外側に位置する傾斜面３３ｅと、が滑らかに連結されてなる。突極当接面３３ｄは、円弧面３３ｇを介して内周面３３ｂに滑らかに連結されている。

傾斜面３３ｅは、突極当接面３３ｄの径方向外端から永久磁石３３の外周面３３ａに向かうに従って、漸次突極３５から離間するように斜めで、かつ平坦に形成されている。１つの永久磁石３３において、周方向両側の傾斜面３３ｅは、永久磁石３３の周方向中間部３３ｃとシャフト３１の軸心Ｃ１とを結ぶ直線Ｌと平行である。このため、２つの傾斜面３３ｅ同士も平行である。

また、永久磁石３３は、着磁（磁界）の配向が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、永久磁石３３が配置されている。このため、ロータコア３２の突極３５は、周方向で隣り合う永久磁石３３の間、つまり、磁極の境界（極境界）に位置している。なお、永久磁石３３の着磁の配向は、パラレル配向に限られるものではなく、ラジアル配向としてもよい。

（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ヤケース４０と、ギヤケース４０内に収納されるウォーム減速機構４１と、を備えている。ギヤケース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。ギヤケース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を収容するギヤ収容部４２を有する。また、ギヤケース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とギヤ収容部４２とを連通する開口部４３が形成されている。

また、ギヤケース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ためのものであり、内周面に不図示の滑り軸受が設けられている。さらに、軸受ボス４９の先端内周縁には、不図示の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。また、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。

ギヤ収容部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、両端がギヤケース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を介してギヤケース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おり、ギヤケース４０の軸受ボス４９を介してギヤケース４０の外部に突出している。出力軸４８の突出した先端には、不図示の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の径方向中央には、出力軸４８が突出されている側とは反対側に、不図示の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。この回転位置検出部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（ギヤケース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、ギヤケース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。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（ギヤケース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、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１１の端子（不図示）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に供給する駆動電圧を制御する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。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。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。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、コネクタ１１が一体成形されている。このコネクタ１１は、不図示の外部電源から延びるコネクタ１１と嵌着可能に形成されている。そして、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。

さらに、カバー６３の開口縁には、ギヤケース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、ギヤケース４０の側壁４０ｂの端部が挿入（嵌め合い）される。これにより、ギヤケース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、ギヤケース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、ギヤケース４０とカバー６３との固定は、不図示のボルトを締結することにより行われる。

（ワイパーモータの動作）
次に、ワイパーモータ１の動作について説明する。
ワイパーモータ１は、コネクタ１１を介してコントローラ基板６２に供給された電圧が、不図示のパワーモジュールを介し、駆動電圧としてモータ部２の各コイル２４に選択的に印加される。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。

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の回転位置検出結果は、信号として不図示の外部機器に出力される。不図示の外部機器は、ウォームホイール４５の回転位置検出信号に基づいて、不図示の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、モータ部２の駆動制御が行われる。なお、パワーモジュールの駆動信号の出力やモータ部２の駆動制御は、コントローラ部４で行われていても良い。

（ロータの作用）
次に、ロータ９の作用について説明する。
ここで、ロータ９は、ロータコア３２の外周面３２ｂに、永久磁石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を小さくすることができる。これに加え、ロータ９は、周方向で隣り合う永久磁石３３間に突極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を突極３５が無い場合と比較して大きくできる。よって、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。

（コイルへの駆動電圧）
次に、図６に基づいて、コイル２４に印加する駆動電圧について説明する。
図６は、縦軸をデューティ［％］とし、横軸を位相［°］としたときの各電圧波形を示すグラフである。なお、図６では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）全ての波形を示している。また、図６中、破線で示す波形は、基本正弦波（基本波）Ｕｓ１，Ｖｓ１，Ｗｓ１の波形である。二点鎖線で示す波形は、５次高調波（５次）Ｕｈ１，Ｖｈ１，Ｗｈ１の波形である。実線で示す波形は、基本正弦波に５次高調波を重畳したコイル２４に印加する駆動電圧の波形（合成）Ｕｃ１，Ｖｃ１，Ｗｃ１である。

図６に示すように、コイル２４に印加する駆動電圧の各相の波形Ｕｃ１，Ｖｃ１，Ｗｃ１は、各相の基本正弦波Ｕｓ１，Ｖｓ１，Ｗｓ１に、それぞれ５次高調波Ｕｈ１，Ｖｈ１，Ｗｈ１を重畳した波形になる。この際、各相の５次高調波Ｕｈ１，Ｖｈ１，Ｗｈ１の位相は、基本正弦波Ｕｓ１，Ｖｓ１，Ｗｓ１に対して逆位相となる。
図６に示すように、駆動電圧の波形Ｕｃ１，Ｖｃ１，Ｗｃ１の上限値（ピーク値）は、基本正弦波Ｕｓ１，Ｖｓ１，Ｗｓ１の波形の上限値（ピーク値）と同等である。つまり、従来のように、駆動電圧の出力デューティを低減させる必要がない。

ここで、コイル２４の結線方式は、前述した通りＹ結線（スター結線）方式（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）であるが、仮にコイル２４の結線方式をデルタ結線方式とした場合と、コイル２４がＹ結線方式の場合とで比較する。
図７は、縦軸をデューティ［％］とし、横軸を位相［°］としたときの各電圧波形を示し、コイル２４の結線方式をデルタ結線方式とした場合のグラフである。なお、図７も図６と同様に、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）全ての波形を示している。また、図７中、破線で示す波形は、基本正弦波（基本波）Ｕｓ２，Ｖｓ２，Ｗｓ２の波形である。二点鎖線で示す波形は、５次高調波（５次）Ｕｈ２，Ｖｈ２，Ｗｈ２の波形である。実線で示す波形は、基本正弦波に５次高調波を重畳したコイル２４に印加する駆動電圧の波形（合成）Ｕｃ２，Ｖｃ２，Ｗｃ２である。また、図７の縦軸、及び横軸の目盛は、図６の縦軸、及び横軸の目盛と同一とする。

図７に示すように、コイル２４の結線方式をデルタ結線方式とした場合、基本正弦波Ｕｓ２，Ｖｓ２，Ｗｓ２に重畳させる５次高調波Ｕｈ２，Ｖｈ２，Ｗｈ２の位相は、基本正弦波と同位相にする必要がある。この場合、駆動電圧の波形Ｕｃ２，Ｖｃ２，Ｗｃ２の上限値（ピーク値）は、図６に示す駆動電圧の波形Ｕｃ１，Ｖｃ１，Ｗｃ１と同等であるものの、基本正弦波Ｕｓ２，Ｖｓ２，Ｗｓ２の波形の上限値（ピーク値）を超えてしまう。このため、駆動電圧の出力デューティを低減させる必要がある。このように、コイル２４の結線方式をデルタ結線方式とした場合、駆動電圧として基本正弦波Ｕｓ２，Ｖｓ２，Ｗｓ２に５次高調波Ｕｈ２，Ｖｈ２，Ｗｈ２を重畳させたとしても効果が得られないことが確認できる。

図８は、縦軸をロータの回転数［ｒｐｍ］、及びモータに供給する電流値［Ａ］とし、横軸をモータのトルク［Ｎ．ｍ］としたときの回転数、及び電流値の変化（モータ特性）を示すグラフであり、本実施形態（Ｙ結線）の駆動電圧の場合（以下、単に本実施形態の場合という）と、デルタ結線において基本正弦波Ｕｓ２，Ｖｓ２，Ｗｓ２に５次高調波Ｕｈ２，Ｖｈ２，Ｗｈ２を重畳させた駆動電圧の場合（以下、単にデルタ結線の場合という）と、を比較している。
図８に示すように、デルタ結線の場合と比較して本実施形態の場合のモータ特性が向上することが確認できる。

このように、永久磁石３３の磁極数とスロット１９（ティース２２）の数との比が２：３であり、かつコイル２４の結線方式をＹ結線方式としたモータ部２において、コイル２４に印加する駆動電圧として基本正弦波に５次高調波を重畳している。また、５次高調波は、基本正弦波に対して逆位相である。このため、５次高調波を重畳した駆動電圧の出力デューティを低減させることなく、この駆動電圧の上限値が基本正弦波のデューティ上限値を超えてしまうことを防止できる。よって、モータ部２の磁気振動を抑えつつ、十分なモータ特性を得ることができる。

また、ロータコア３２に設けられている突極３５は、周方向で対向する両側面３５ｃが平行となるように形成されている。つまり、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。このため、例えば、突極３５が回転軸線方向からみて台形の場合と比較して、突極３５を流れる磁束の飽和を抑えることができる。よって、確実にｄ軸方向とｑ軸方向とのリラクタンストルクの差を利用し、効率よくロータ９を回転させることができる。

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、モータとして、ワイパーモータ１を例に挙げたが、本発明に係るモータは、ワイパーモータ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使用することができる。

また、上述の実施形態では、ステータ８は、６つのティース２２を有し、ロータ９は、４つの永久磁石３３を有し、これらにより、永久磁石３３の磁極数とスロット１９（ティース２２）の数との比が２：３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、永久磁石３３の磁極数とスロット１９（ティース２２）の数との比が２：３であればよい。すなわち、永久磁石３３の個数は４つに限られるものではなく、また、スロット１９（ティース２２）の数も６つに限られるものではない。

また、上述の実施形態では、突極３５の径方向外側端部３５ｔには、周方向略中央に、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、突極３５の径方向外側端部３５ｔに、２つ以上の溝部９１を形成してもよい。
また、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、略Ｖ溝状に形成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、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形成されていればよく、例えば、溝部９１を略Ｕ字状に形成してもよい。

１…ワイパーモータ（ブラシレスワイパーモータ）、２…モータ部（モータ）、８…ステータ、２０…ステータコア、２２…ティース、２４…コイル、３１…シャフト、３２…ロータコア、３３…永久磁石、３５…突極、３５ｃ…側面、Ｕｃ１，Ｖｃ１，Ｗｃ１…駆動電圧の波形、Ｕｈ１，Ｖｈ１，Ｗｈ１…５次高調波、Ｕｓ１，Ｖｓ１，Ｗｓ１…基本正弦波

Claims (3)

1. 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径方向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と、
   前記ロータコアの外周面に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の周方向で隣り合う前記永久磁石の間に、径方向外側に向かって突出形成され、前記永久磁石の周方向側面が当接された突極と、を備え、
   前記永久磁石の磁極数と前記ティースの個数との比が２：３に設定されており、
   前記コイルは、３相構造とされてＹ結線されており、
   前記コイルに印加する駆動電圧の波形は、基本正弦波に５次高調波が重畳された波形であり、
   前記５次高調波は、前記基本正弦波の位相に対して逆位相であ り、
   前記突極は、周方向で対向する両側面が平行となるように形成されている
   ことを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータを備えたことを特徴とするブラシレスワイパーモータ。
3. 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径方向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と、
   前記ロータコアの外周面に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の周方向で隣り合う前記永久磁石の間に、径方向外側に向かって突出形成され、前記永久磁石の周方向側面が当接された突極と、を備え、
   前記突極は、周方向で対向する両側面が平行となるように形成されており 、
   前記永久磁石の磁極数と前記ティースの個数との比が２：３に設定されており、
   前記コイルは、３相構造とされてＹ結線されているモータの駆動方法であって、
   前記コイルに、基本正弦波に５次高調波が重畳された波形の駆動電圧を印加し、
   前記５次高調波は、前記基本正弦波の位相に対して逆位相であることを特徴とするモータの駆動方法。

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