JPH10174396A

JPH10174396A - 回転電機

Info

Publication number: JPH10174396A
Application number: JP8323947A
Authority: JP
Inventors: Akira Fukushima; 明福島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 1998-06-26
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JP3985281B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で高出力化し易く、アウタロータ磁極３
のトルク変動を低減でき、且つアウタロータ磁極３の製
造コストを低減できるようにする。【解決手段】アウタロータ型永久磁石界磁ブラシレス
モータ１を、電機子鉄心４の１２個のティース４Ａ〜４
Ｌに１スロットピッチで集中巻きされた三相の電機子コ
イル５Ａ〜５Ｌを有するインナステータ２と、このイン
ナステータ２の外側に空隙を介して回転自在に配された
１０極のアウタロータ磁極３とから構成した。そして、
アウタロータ磁極３を、磁路の一部を形成するロータヨ
ーク６と、このロータヨーク６の内周面に等間隔で固定
された５極の永久磁石磁極７Ａ〜７Ｅと、隣設する２個
の永久磁石磁極間のロータヨーク６を内径側に凸となる
ように変形させて設けた５極の軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅ
とから構成することにより、永久磁石界磁における永久
磁石の使用量を半分に減らした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばアウタロー
タ型永久磁石界磁ブラシレスモータ等の回転電機の磁極
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、小型で高出力化し易い永久磁石
界磁ブラシレスモータの中でも、電機子巻線を１スロッ
トピッチで集中して巻回（以下、集中巻と略称する）し
たアウタロータ型永久磁石界磁ブラシレスモータ等の回
転電機は、電機子巻線のコイルエンドを短くでき、更に
小型で高出力化に有利なものであった。

【０００３】一方、集中巻したアウタロータ型永久磁石
界磁ブラシレスモータは、固定電機子の電機子鉄心の外
周に複数個の電機子ティースが設けられているために回
転界磁の回転位置によって磁束が変化することによりト
ルク変動（トルクリップルともコギングトルクとも言
う）が大きくなり易いという問題が生じていた。そこ
で、永久磁石磁極の磁極数と電機子ティースの個数とを
好適な組合せにすると出力低下を招くことなく、トルク
変動を低減できるようにした技術が特開昭６２−１１０
４６８号公報に記載されている。

【０００４】この特開昭６２−１１０４６８号公報に
は、永久磁石磁極の磁極数Ｍと固定電機子の突極磁極の
磁極数（電機子ティースの個数）Ｎを、Ｍ＝Ｎ−２、あ
るいはＭ＝Ｎ＋２で、且つＮ＝６ｎ（ｎは２以上の整
数）の関係式を満たすようにすれば、電機子巻線係数
（電機子巻線が磁極の磁束をどれだけ有効に利用できる
かを表す指標）が大きくなるので、出力を向上できる旨
の内容が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の特開
昭６２−１１０４６８号公報に記載された技術（従来の
技術）においては、前記Ｍ、Ｎの関係式から、永久磁石
磁極の磁極数Ｍは少なくとも１０極以上必要であること
が分かる。このため、１０極以上の永久磁石磁極を一体
成形できない体格のブラシレスモータでは、永久磁石磁
極の部品点数が多いことや、継鉄の内周面への永久磁石
磁極の位置決め固定方法が複雑であること等により、磁
極部を製造する際の製造作業性が悪く、磁極部の製造コ
ストの上昇を招いてしまう。したがって、比較的高出力
で安価なブラシレスモータに上記の構造を採用すること
は困難であった。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、小型で高出力化し易い
回転電機を提供することである。また、磁極部のトルク
変動を低減でき、且つ磁極部の製造コストを低減できる
回転電機を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、特別な部材を追加することなく、継鉄の一部を
内径側へ凸状に突出させた部分を軟磁性材磁極とするこ
とにより、永久磁石の使用量を減らすことができるの
で、磁極部の製造コストを低減することができる。ま
た、継鉄の一部を内径側へ凸状に突出させた部分を設け
ることにより、磁極部の剛性を増加することができる。
なお、永久磁石としてフェライト磁石を使用した時のよ
うに、継鉄の磁束密度に余裕のある場合には、最外周に
位置した軽量効果の大きい継鉄を薄肉化できるので、軽
量化を達成できる。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、軟磁性材
磁極の中心を隣設する２個の永久磁石磁極間の中央より
電機子巻線を流れる電機子電流による増磁界側に位置す
るように軟磁性材磁極を配設することにより、電機子電
流による起磁力を有効に利用して軟磁性材磁極で効果的
に吸引トルクを発生できるので、小型、高出力化の上で
有利になる。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、軟磁性材
磁極の極弧率を０．３以上０．６以下の好適な範囲に設
定することにより、電機子巻線を流れる電機子電流によ
る起磁力を有効に利用して軟磁性材磁極で効果的に吸引
トルクを発生できるので、小型、高出力化の上で更に有
利になる。

【００１０】請求項４に記載の発明によれば、異なる極
性の第１、第２着磁部を、無着磁部を挟んで同一磁極部
材により形成し、継鉄の一部を内径側へ凸状に突出させ
た軟磁性材磁極に隣接させたので、軟磁性材磁極は全領
域を電機子電流による増磁界側に配設でき効果的に吸引
トルクを発生できる。また、永久磁石磁極の第１着磁部
は永久磁石であるので、固定電機子の電機子鉄心との間
で反発トルクを発生できる。以上により、回転電機の性
能を維持しつつ、永久磁石の使用量を低減でき、磁極部
の製造コストを抑制できる。さらに、軟磁性材磁極を永
久磁石磁極の第１着磁部の端面を当接させる位置決め部
材として用いるので位置決めが容易となり、製作工程を
簡素化できる。

【００１１】請求項５に記載の発明によれば、軟磁性材
磁極の極弧率を０．１５以上０．４０以下の好適な範囲
に設定することにより、電機子巻線を流れる電機子電流
による起磁力を有効に利用して効果的に吸引トルクを発
生できるので、小型、高出力の上で更に有利になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

〔第１実施例の構成〕図１および図２は本発明の第１実
施例を示したもので、図１はアウタロータ型永久磁石界
磁ブラシレスモータの全体構造を示した図である。

【００１３】アウタロータ型永久磁石界磁ブラシレスモ
ータ（以下ブラシレスモータと略す）１は、図示しない
固定部材に固定された固定電機子（以下インナステータ
と呼ぶ）２と、このインナステータ２の外側に所定の空
隙（エアギャップ：例えば０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ）を
介して配設され、図示しない軸受部材によりインナステ
ータ２に対して回転自在に支承された回転界磁（以下ア
ウタロータ磁極と呼ぶ）３とを備えている。

【００１４】インナステータ２は、軟磁性積層材（例え
ば鉄板または硅素鋼板）を多数積層してなる積層型コア
である電機子コア（電機子鉄心）４、およびこの電機子
コア４に巻装された三相の電機子コイル（電機子巻線）
５Ａ〜５Ｌ等から構成されている。電機子コア４の外周
部には、外周端に突出した鍔状片を有する１２個の電機
子ティース４Ａ〜４Ｌが外側に突出するように形成され
ている。隣設する２個の電機子ティース４Ａ、４Ｂ間に
は、スロットが形成されている。

【００１５】そして、三相の電機子コイル５Ａ〜５Ｌ
は、本発明の電機子巻線であって、電機子コア４の外周
部のＮ個の電機子ティース４Ａ〜４Ｌに集中巻されてい
る。なお、本実施例の電機子ティースの個数は、下記の
数１の式（関係式）を満足するように設定されている。
そして、本実施例では電機子ティースの個数Ｎを１２個
に設定している。

【数１】Ｎ＝６ｎ（ｎは２以上の整数）

【００１６】ここで、２組の電機子コイル５Ａ、５Ｂ
は、対になって逆極性に結線され、同相（Ｕ相）を形成
している。そして、図２中の矢印ＦＵ１、ＦＵ２は、あ
る通電状態での電機子コイル５Ａ、５Ｂの電機子起磁力
を表すものであり、矢印方向がＮ極性を表している。す
なわち、電機子コイル５Ａの空隙への起磁力は片側の極
性（Ｓ極性）であり、電機子コイル５Ｂの空隙への起磁
力は他方側の極性（Ｎ極性）であり、互いに逆極性とな
っている。

【００１７】また、２組の電機子コイル５Ａ、５Ｂから
１８０゜の位置にある２組の電機子コイル５Ｇ、５Ｈも
対になって逆極性に結線され、同相（Ｕ相）を形成して
いる。そして、Ｕ相を形成する電機子コイル５Ａ、５
Ｂ、５Ｇ、５Ｈは、直列に結線されてＵ相電機子コイル
群を構成している。

【００１８】他のＶ相、Ｗ相も同様に結線されている。
すなわち、Ｖ相を形成する電機子コイル５Ｃ、５Ｄ、５
Ｉ、５Ｊは、直列に結線されてＶ相電機子コイル群を構
成している。また、Ｗ相を形成する電機子コイル５Ｅ、
５Ｆ、５Ｋ、５Ｌは、直列に結線されてＷ相電機子コイ
ル群を構成している。そして、全体でＵ相、Ｖ相、Ｗ相
の三相スター結線またはデルタ結線されている。

【００１９】アウタロータ磁極３は、本発明の磁極部で
あって、図示しない出力軸にトルク伝達するように機械
的に結合されている。そして、アウタロータ磁極３は、
ロータヨーク６と、このロータヨーク６の内周面に接着
剤等により固定された永久磁石磁極７Ａ〜７Ｅとから構
成された永久磁石界磁である。永久磁石磁極７Ａ〜７Ｅ
は、強く磁化されて磁気を永久に保持する硬磁性材（永
久磁石）よりなる。本実施例では、永久磁石磁極７Ａ〜
７Ｅを構成する永久磁石として例えばフェライト磁石を
使用している。

【００２０】ロータヨーク６は、軟磁性材よりなる略円
筒形状の継鉄であって、磁気回路の一部分を形成すると
同時に、機械的構造物でもある。そして、ロータヨーク
６の一部、すなわち、ロータヨーク６の周方向に７２°
毎の５箇所は、軟磁性材よりなる軟磁性材磁極６Ａ〜６
Ｅとされている。これらの軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅは、
ロータヨーク６の一部を、インナステータ２（内径）側
へ凸状に突出するように、例えばプレス成形等により変
形加工して形成した突条部分である。軟磁性材磁極６Ａ
〜６Ｅの磁極弧部は、永久磁石磁極７Ａ〜７Ｅの磁極弧
部と同様に１２個の電機子ティース４Ａ〜４Ｌの外周端
との間に例えば０．４ｍｍ〜０．５ｍｍのエアギャップ
を介して対向するように形成されている。

【００２１】以上により、ロータヨーク６、永久磁石磁
極７Ａ〜７Ｅおよび軟磁性材磁極６Ａ〜６ＥとからＭ極
のアウタロータ磁極３が構成される。なお、アウタロー
タ磁極３の磁極数は、下記の数２の式（関係式）を満足
するように設定され、本実施例では電機子ティース４Ａ
〜４Ｌの個数Ｎが１２個のため、Ｍ＝１０極である。

【数２】Ｍ＝Ｎ−２、あるいはＭ＝Ｎ＋２

【００２２】次に、軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅを図２に基
づいて詳細に説明する。軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅのうち
軟磁性材磁極６Ａを代表して説明する。軟磁性材磁極６
Ａは、その中心が隣設する２個の永久磁石磁極７Ａ、７
Ｂ間の中央（π／５）より、α１（例えば２゜）だけ電
機子コイルを流れる電機子電流による増磁界側（電機子
コイルに発生する起磁力により吸引される側）に配設さ
れている。

【００２３】また、軟磁性材磁極６Ａの極弧長をｂ１と
し、１０極のアウタロータ磁極３の磁極ピッチをτとす
ると、極弧率（ｂ１／τ）は、０．３〜０．６の範囲
（本実施例では、０．４４）になっている。その他の軟
磁性材磁極６Ｂ〜６Ｅも同様な構造を有している。

【００２４】〔第１実施例の作用〕次に、本実施例のブ
ラシレスモータ１の作動を図１および図２に基づいて説
明する。

【００２５】Ｕ相電機子コイル群およびＶ相電機子コイ
ル群が通電状態の時には、永久磁石磁極７Ａに対し、電
機子コイル５Ａの起磁力ＦＵ１が吸引方向に作用し、右
回り（時計回り）のトルクが発生しロータヨーク６に右
回りトルクが作用する。そして、軟磁性材磁極６Ａに対
し、電機子コイル５Ｂの起磁力ＦＵ２が吸引方向に作用
し、右回りのトルクが発生しロータヨーク６に作用す
る。また、軟磁性材磁極６Ａに対しては、電機子コイル
５Ｃの起磁力ＦＶ１が吸引方向に作用し、若干左回りの
トルクが発生する。

【００２６】しかるに、本実施例では、軟磁性材磁極６
Ａの中心を隣設する２個の永久磁石磁極７Ａ、７Ｂの中
央より、α１（例えば２°）だけ電機子電流による増磁
界側に位置するようにロータヨーク６の一部を内径側へ
凸状に変形加工しているので、電機子コイル５Ｂの起磁
力ＦＵ２による右回りトルクが支配的であり、電機子コ
イル５Ｃの起磁力ＦＶ１による左回りトルクは無視でき
る大きさになっている。

【００２７】また、永久磁石磁極７Ｂに対しては、電機
子コイル５Ｃの起磁力ＦＶ１が吸引方向に作用し、且つ
電機子コイル５Ｄの起磁力ＦＶ２が反発方向に作用する
ため、どちらも右回りのトルクを発生し、ロータヨーク
６に右回りトルクが足し合わされて作用する。

【００２８】なお、図１に、現在通電状態にあるＵ相電
機子コイル群の全起磁力ＦＵ１〜ＦＵ４およびＶ相電機
子コイル群の全起磁力ＦＶ１〜ＦＶ４の方向を同じく矢
印で示し、アウタロータ磁極３との作用関係を示した。
以上、図１からも分かるように、ブラシレスモータ１の
下半分についても、右回りのトルクが発生し、ブラシレ
スモータ１全体として、ロータヨーク６に右回りトルク
が加算されて作用する。

【００２９】〔第１実施例の効果〕以上のように、本実
施例のブラシレスモータ１によれば、ロータヨーク６の
一部を内径側に凸状に変形加工して特別な部材を追加す
ることなく、極性がＳ極の軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅとし
たので、永久磁石の使用量を半分に減らすことができ
る。これにより、永久磁石をロータヨーク６の内周面に
接着剤等で接合する組付作業が容易となると共に、永久
磁石の個数を半減できるので、アウタロータ磁極３の製
造コストを低減できる。

【００３０】また、本実施例のブラシレスモータ１によ
れば、アウターロータ磁極３を構成するロータヨーク６
の一部を凸状に変形加工することにより設けた軟磁性材
磁極６Ａ〜６Ｅがロータヨーク６を補強する補強用リブ
として機能することにより、アウターロータ磁極３の剛
性を増加させることができる。さらに、ロータヨーク６
の磁束密度に余裕のある場合（永久磁石としてフェライ
ト磁石を使用した場合）には、アウタロータ磁極３の最
外周に位置し、軽量効果の大きいロータヨーク６を薄肉
化できるので、ブラシレスモータ１の軽量化を図ること
ができる。そして、アウターロータ磁極３の慣性モーメ
ントを低減できるという効果もある。

【００３１】また、本実施例のブラシレスモータ１によ
れば、アウターロータ磁極３の剛性が高いので、１２個
の電機子コイル５Ａ〜５Ｌ間の吸引力および反発力によ
るアウターロータ磁極３の振動を低減できるので、低振
動で低騒音のブラシレスモータ１を提供できる。さら
に、本実施例のブラシレスモータ１によれば、軟磁性材
磁極６Ａ〜６Ｅの磁極数は奇数の５個であるが、電機子
起磁力が発生する電機子ティース４Ａ〜４Ｌとは、図１
から分かるように、アウタロータ磁極３のほぼ回転軸対
称の位置で対峙しており、電機子起磁力の大きさも回転
軸対称であるので、アウターロータ磁極３を偏心させる
力を小さくできる。

【００３２】〔第２実施例の構成〕図３および図４は本
発明の第２実施例を示したもので、図３はアウタロータ
型永久磁石界磁ブラシレスモータの全体構造を示した図
である。

【００３３】本実施例は、第１実施例と同じ１０極１２
ティース（スロット）のブラシレスモータ１であるが、
図３に示したように、第１実施例のものとアウタロータ
磁極３の構造が異なっている。本実施例のアウタロータ
磁極３は、ロータヨーク６の一部を内径側に凸状に変形
加工してなる軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅの極弧（円周方向
の長さ）を第１実施例よりも狭めている。なお、上述の
ように軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅは、磁極弧の長さが第１
実施例と異なるが、機能的に近い部材であるため、第１
実施例との対応をとるため、同じ番号を図中に付した。

【００３４】そして、アウタロータ磁極３は、軟磁性材
磁極６Ａ〜６Ｅに隣接するＳ極着磁部９Ａ〜９Ｅと、第
１実施例の永久磁石磁極７Ａ〜７Ｅと同一の機能を有す
るＮ極着磁部１０Ａ〜１０Ｅとを無着磁部１１Ａ〜１１
Ｅを挟んで同一磁石磁極材料（例えば樹脂または陶器）
により一体化した永久磁石磁極１２Ａ〜１２Ｅを備えて
いる。

【００３５】Ｓ極着磁部９Ａ〜９Ｅは、本発明の第１着
磁部であって、硬磁性材によりなり、軟磁性材磁極６Ａ
〜６Ｅと同一の極性であるＳ極に着磁されている。そし
て、Ｓ極着磁部９Ａ〜９Ｅは、軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅ
と共にＳ極の磁極弧（軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅの磁極弧
残部）を構成する。Ｎ極着磁部１０Ａ〜１０Ｅは、本発
明の第２着磁部であって、軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅと異
なる極性であるＮ極に着磁されている他磁極の磁極弧で
ある。無着磁部１１Ａ〜１１Ｅは、Ｎ極にもＳ極にも着
磁されない部分で、磁石磁極材料により形成されてい
る。これらの無着磁部１１Ａ〜１１Ｅの内周面には、無
駄な磁石磁極材料を減らすために設けた凹部１１が設け
られている。

【００３６】次に、永久磁石磁極１２Ａ〜１２Ｅのうち
の１個の永久磁石磁極１２Ｂを例にしてアウタロータ磁
極３を図４に基づいて説明する。永久磁石磁極１２Ｂ
は、Ｓ極着磁部９ＢとＮ極着磁部１０Ｂとで無着磁部１
１Ａを挟んで着磁された一体部品であり、軟磁性材磁極
６Ａの端部に隣接または当接させて位置決めされ、ロー
タヨーク６の内周面に接着剤等により固定されている。

【００３７】また、図４に示したように、Ｓ極着磁部９
Ｂの磁極弧は、Ｎ極着磁部１０Ｂの磁極弧の約半分の長
さとなっており、電機子起磁力による減磁側の磁束をＳ
極着磁部９Ｂが受け持っている。一方、電機子起磁力に
よる増磁側の磁束を軟磁性材磁極６Ａが受け持ってい
る。

【００３８】そして、軟磁性材磁極６Ａは、その中心が
２個の永久磁石磁極１２Ａ、１２Ｂ間の中央（π／５）
より、α２（本実施例では、６゜）だけ電機子電流によ
る増磁界側（電機子起磁力により吸引される側）に配設
されている。また、軟磁性材磁極６Ａの磁極弧の極弧長
をｂ２とし、磁極ピッチをτとすると、軟磁性材磁極６
Ａの極弧率（ｂ２／τ）は、０．１５〜０．４０の範囲
（本実施例では、０．２８）になっている。

【００３９】そして、無着磁部１１Ｂの内周面の凹部１
１は無駄な磁石磁極材料を減らすために設けた凹みであ
るが、永久磁石磁極１２Ｂの成形性を考慮して凹部１１
をなくしても性能的には、さしつかえない。また、無着
磁部１１Ｂは、空隙側に磁荷がなければ良く、無着磁部
１１Ｂの内部に極異方性の磁路を形成して有効磁束密度
を高めても良い。なお、永久磁石磁極１２Ｂ以外の永久
磁石磁極１２Ａ、１２Ｃ〜１２Ｅも同様な構造を有して
いる。

【００４０】〔第２実施例の作用〕次に、本実施例のブ
ラシレスモータ１の作動を図３および図４に基づいて説
明する。なお、説明は第１実施例との違いを中心に１個
の磁極体にて説明する。

【００４１】Ｕ相電機子コイル群およびＶ相電機子コイ
ル群が通電状態の時には、軟磁性材磁極６Ａに対して、
電機子コイル５Ｂの起磁力ＦＵ２が吸引方向に作用し、
右回りのトルクが発生しロータヨーク６に作用する。な
お、軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅの磁極弧の長さが第１実施
例よりも短いので、電機子コイル５Ｃの起磁力ＦＶ１に
よる第１実施例のような左回りのトルクは全く発生しな
い。

【００４２】また、永久磁石磁極１２Ｂに対しては、電
機子コイル５Ｃの起磁力ＦＶ１が、Ｓ極着磁部９Ｂに対
し反発方向に作用し、Ｎ極着磁部１０Ｂに対し吸引方向
に作用する。さらに、電機子コイル５Ｄの起磁力ＦＶ２
がＮ極着磁部１０Ｂに対し反発方向に作用し、どれも右
回りのトルクが発生し、ロータヨーク６に右回りトルク
が足し合わされて作用する。

【００４３】なお、図３に、現在通電状態にあるＵ相電
機子コイル群の全起磁力ＦＵ１〜ＦＵ４およびＶ相電機
子コイル群の全起磁力ＦＶ１〜ＦＶ４の方向を同じく矢
印で示し、アウタロータ磁極３との作用関係を示した。
以上、図３から分かるようにブラシレスモータ１の下半
分についても、右回りのトルクが発生し、ブラシレスモ
ータ１全体としてロータヨーク６に右回りトルクが加算
されて作用する。

【００４４】〔第２実施例の効果〕本実施例のブラシレ
スモータ１によれば、Ｓ極着磁部９Ａ〜９ＥとＮ極着磁
部１０Ａ〜１０Ｅを無着磁部１１Ａ〜１１Ｅを挟んで同
一の磁石磁極部材により一体成形し、ロータヨーク６の
一部を内径側に突出するように変形加工してなる軟磁性
材磁極６Ａ〜６Ｅに隣接または当接させている。これに
より、軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅは全領域を電機子電流に
よる増磁界側に配設でき効果的に吸引トルクを発生でき
る。

【００４５】また、軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅの磁極弧残
部はＳ極着磁部（永久磁石）９Ａ〜９Ｅにより構成され
ているので、固定電機子２との間で反発トルクを発生で
きる。このように、増磁側の磁束を軟磁性材磁極６Ａ〜
６Ｅが受け持ち、減磁側の磁束をＳ極着磁部９Ａ〜９Ｅ
に受け持たせるようにアウタロータ磁極３を構成したの
で、第１実施例に比べてブラシレスモータ１の性能を維
持しつつ、永久磁石の部品点数を低減でき、アウタロー
タ磁極３の製造コストを抑制できる。

【００４６】また、軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅを永久磁石
磁極１２Ａ〜１２Ｅの端面を当接させる位置決め部材と
して用いるので、永久磁石磁極１２Ａ〜１２Ｅの位置決
めが非常に容易になり、アウタロータ磁極３の製作工程
が簡素化できる。さらに、本実施例のブラシレスモータ
１によれば、軟磁性材磁極６Ａ〜６Ｅの磁極弧の極弧率
を０．１５〜０．４０とトルク発生に好適な範囲に設定
しているので、電機子電流による起磁力を有効に利用し
て吸引トルクを発生でき、小型で高出力化のブラシレス
モータ１を製作できる。

【００４７】〔他の実施例〕以上、アウタロータ磁極３
の磁極数を１０、電機子ティース（スロット）４Ａ〜４
Ｌの個数を１２個に設定したブラシレスモータ１の場合
を第１、第２実施例で説明したが、これ以外の組合せも
可能であり、以下に有効な磁極数Ｍ、個数Ｎの組合せ実
施例を説明する。

【００４８】アウタロータ磁極３の磁束をどれだけ有効
利用できるか（以下巻線利用率と略称する）は、短節巻
係数と分布巻係数の積で本来検討すべきであるが、簡便
のため短節巻係数だけを用いて説明する。短節巻係数を
ｋｐとすると、短節巻係数ｋｐとアウタロータ磁極３の
磁極数Ｍ、電機子ティース４Ａ〜４Ｌの数Ｎには下記の
数３の式（関係式）が成り立つ。

【数３】ｋｐ＝ｓｉｎ｛（π／２）×（Ｍ／Ｎ）｝

【００４９】上記の関係式を基に、アウタロータ磁極３
の磁極数Ｍ＝１０〜２０、電機子ティースの個数Ｎ＝１
２〜２４の範囲で短節巻係数ｋｐを計算すると、短節巻
係数ｋｐが、良好なもの（０．９以上）は以下のＭ、Ｎ
の組合せである。ただし、電機子ティースの個数は、電
機子起磁力が回転中心軸回りにバランスする偶数場合の
みとした。（Ｍ，Ｎ）＝（１０，１２）、（１４，１
２）、（１６，１８）、（２０，１８）、（２０，２
４）となり、何れもｋｐ≧０．９５である。また、説明
は省くが、前記組合せで巻線利用率は、全て、０．９３
以上にできる。

【００５０】以上から、磁束有効利用率が良好なＭ、Ｎ
の組合せを整理すると下記の数４の式（関係式）および
数５の式（関係式）を満足する個数Ｎおよび磁極数Ｍが
望ましい。

【数４】Ｎ＝６ｎ（ｎは２以上の整数）

【数５】Ｍ＝Ｎ−２、あるいはＭ＝Ｎ＋２

【００５１】すなわち、電機子ティースの個数Ｎとアウ
タロータ磁極３の磁極数Ｍの関係が以上の組合せの場
合、電機子起磁力を有効に利用できるため、ブラシレス
モータ１の出力低下を招くことなく、アウタロータ磁極
３のトルク変動を低減でき、且つブラシレスモータ１を
小型化で高出力化する上で有利になる。また、電機子テ
ィースの個数Ｎを６ｎ（偶数）としたので、電機子起磁
力が回転中心軸回りにバランスし、軟磁性材磁極６Ａ〜
６Ｅに電機子起磁力が作用してアウターロータ磁極３を
偏心させる力を小さくできる。

【００５２】〔変形例〕本実施例では、永久磁石として
フェライト磁石を用いたが、ネオジウム磁石等の希土類
磁石、アルニコ磁石あるいは樹脂磁石（ナイロン樹脂、
Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂ粉末を焼結したもの）を用いても良い。
また、永久磁石磁極と軟磁性材磁極との磁極数は同一で
なくても良く、上記実施例における永久磁石磁極の一部
を更に軟磁性磁極に置換する等しても良い。本実施例で
は、本発明をアウタロータ型永久磁石界磁ブラシレスモ
ータに適用したが、本発明をその他の電動機や発電機に
適用しても良い。

【００５３】そして、ロータヨーク６として、磁化およ
び消磁し易い軟磁性材（例えば純鉄、鋳鉄、軟鋼板、硅
素鋼板等）を丸めてシームレス溶接等をして略円筒形状
にしたものをプレス成形した略円筒形状の継鉄を使用し
ても良い。また、ロータヨーク６として、略円環状の軟
磁性積層材（例えば鉄板または硅素鋼板）を多数積層し
て連結した円筒形状の継鉄を使用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブラシレスモータの全体構造を示した構成図で
ある（第１実施例）。

【図２】ブラシレスモータの主要構造を示した構成図で
ある（第１実施例）。

【図３】ブラシレスモータの全体構造を示した構成図で
ある（第２実施例）。

【図４】ブラシレスモータの主要構造を示した構成図で
ある（第２実施例）。

【符号の説明】

１アウタロータ型永久磁石界磁ブラシレスモータ（回
転電機）２インナステータ（固定電機子）３アウタロータ磁極（磁極部）４電機子コア（電機子鉄心）６ロータヨーク（継鉄）４Ａ〜４Ｌ電機子ティース５Ａ〜５Ｌ電機子コイル（電機子巻線）６Ａ〜６Ｅ軟磁性材磁極７Ａ〜７Ｅ永久磁石磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周にＮ個の電機子ティースを配設した電
機子鉄心、および前記Ｎ個のティースに１スロットピッ
チで集中して巻回された三相の電機子巻線を有する固定
電機子と、この固定電機子の外側に空隙を介して回転自
在に配設されたＭ極の磁極部とを備え、前記電機子ティースの個数をＮ、前記磁極部の磁極数を
Ｍとすると、Ｎ＝６ｎ（ｎは２以上の整数）、Ｍ＝Ｎ−２、あるいはＭ＝Ｎ＋２の関係を満足する回転電機において、前記Ｍ極の磁極部は、軟磁性材料よりなる継鉄と、この継鉄の一部を前記電機子鉄心側に凸となるように変
形加工してなる軟磁性材磁極と、前記継鉄の内周面に固定された永久磁石磁極とからなる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】請求項１に記載の回転電機において、前記軟磁性材磁極は、その軟磁性材磁極の中心が隣設す
る２個の永久磁石磁極間の中央より、電機子電流による
増磁界側に偏って位置するように設けられたことを特徴
とする回転電機。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の回転電機
において、前記軟磁性材磁極の極弧率は、０．３以上０．６以下の
範囲内にあることを特徴とする回転電機。
【請求項４】請求項１に記載の回転電機において、前記軟磁性材磁極は、その軟磁性材磁極の中心が電機子
電流による増磁界側に偏って位置するように設けられ、前記永久磁石磁極は、前記軟磁性材磁極に隣接すると共
に、前記軟磁性材磁極と同一の極性の第１着磁部、この
第１着磁部と異なる極性の第２着磁部、および前記第１
着磁部と前記第２着磁部との間に設けられた無着磁部を
有し、前記第１着磁部と前記第２着磁部とを前記無着磁
部を挟んで同一磁極部材で一体化したことを特徴とする
回転電機。
【請求項５】請求項４に記載の回転電機において、前記軟磁性材磁極の極孤率は、０．１５以上０．４０以
下の範囲内にあることを特徴とする回転電機。