JPWO2018123841A1 - ロータ及びモータ - Google Patents

Abstract

第１回転体と第２回転体とを有する。前記第１回転体は、第１ロータコアと、周方向に配列される複数の第１マグネットと、周方向に配列される複数の第１外側面と、を有する。前記第１外側面は、前記第１マグネットの外側面、または前記第１ロータコアの外側面であり、第１曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向一方側に配列される第１円弧面と、第２曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向他方側に配列される第２円弧面と、を有する。前記第２回転体は、第１回転体と同様であり、第２外側面は、第２マグネットの外側面、または前記第２ロータコアの外側面であり、第３曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向一方側に配列される第３円弧面と、第４曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向他方側に配列される第４円弧面と、を有する構成とする。

Description

本発明は、ロータ及びモータに関する。

従来から、モータの駆動時に安定したトルクを発生させるための種々の構成が採用されている。特に近年では、さらにトルクの安定したモータが要求されている。このような要求に対して、従来のモータに用いられるロータでは、脈動トルクを小さくする構成が採用されたものがある。例えば特許文献１では、平板状の磁石の外方のロータ凸部が、第１の円弧と、第１の円弧と異なる曲率半径の第２の円弧とを合成した外周を備える構成について開示されている。

特開平１１−１０３５４４号公報

しかし、近年のトルクリップルのさらなる低減の要求に対して、上記構成のロータでは、トルクリップルの十分な低減ができない場合があった。

本発明の例示的な第１発明は、上下方向に延びる中心軸に沿って配列される第１回転体と第２回転体とを有するロータである。前記第１回転体は、前記中心軸を中心とする筒状である第１ロータコアと、周方向に配列される複数の第１マグネットと、周方向に配列される複数の第１外側面と、を有する。前記第１外側面は、前記第１マグネットの外側面、または前記第１ロータコアの外側面であり、平面視において、第１曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向一方側に配列される第１円弧面と、平面視において、第１曲率半径と異なる第２曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向他方側に配列される第２円弧面と、を有する。前記第２回転体は、前記第１回転体よりも軸方向下側に位置し、前記中心軸を中心とする筒状である第２ロータコアと、周方向に配列される複数の第２マグネットと、周方向に配列される複数の第２外側面と、を有する。前記第２外側面は、前記第２マグネットの外側面、または前記第２ロータコアの外側面であり、平面視において、第３曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向一方側に配列される第３円弧面と、平面視において、第３曲率半径と異なる第４曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向他方側に配列される第４円弧面と、を有する構成とする。

上記本発明の例示的な第１発明によれば、第１回転体と第２回転体とを有する構成としつつ、回転体の外側面がそれぞれ複数の曲率半径で円弧状に湾曲しているため、効果的なトルクリップルの低減ができる。

図１は、モータの外観斜視図である。 図２は、モータの断面図である。 図３は、実施形態のロータの外観斜視図である。 図４は、実施形態のマグネットの平面図である。 図５は、変形例のロータの外観斜視図である。

以下、本発明の実施形態及び変形例について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下で説明する実施形態及び変形例はあくまで本発明の一例であって、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。

以下の説明においては、モータにおけるロータの回転の中心軸をＣとしている。中心軸Ｃが伸びる方向を上下方向とする。ただし、本明細書における上下方向は、単に説明のために用いられる用語であって、実際の位置関係や方向を限定するものではない。すなわち、重力方向が必ずしも下方向となるわけではない。また、本明細書では、モータの回転軸と平行な方向を「軸方向」、モータの回転軸に直交する方向を「径方向」、モータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。

また、本明細書において、「軸方向に延びる」とは、厳密に軸方向に延びる状態に加えて、軸方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向に延びる状態も含む。同様に、本明細書において「径方向に延びる」とは、厳密に径方向に延びる状態に加えて、径方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向に延びる状態も含む。また、「直線」とは、凹凸のない真っ直ぐな線分のほか、多少の凹凸または湾曲を有する線分を含む。また、「同じ」または「同一」とは、完全に同じものだけでなく、発明の趣旨を達成するのに十分な程度の多少の違いを有するものを含む。

＜１．実施形態＞
本実施形態のモータは、例えば、電動パワーステアリング用のモータなどとして利用される。図１は、本実施形態のモータ１の外観斜視図である。図２は、モータ１の断面図である。図１及び図２に示されるように、モータ１は、ハウジング２、ロータ３、ステータ４、シャフト５、上側ベアリング６１、下側ベアリング６２、及びベアリングホルダ７を備える。図１に示されるように、外側からはハウジング筒部２１、ハウジング底部２２、及びシャフト５が視認される。

図２に示されるように、ハウジング２は、ハウジング筒部２１、及びハウジング底部２２を有する。ハウジング２は、金属などの導電性の材料からなる。ハウジング２は、ロータ３、ステータ４、シャフト５、上側ベアリング６１、下側ベアリング６２、及びベアリングホルダ７を収容する。なお、「収容する」とは、収容物の内側に被収容物の全体が位置する場合と、収容物の内側に被収容物の一部が位置する場合との双方を含む。ハウジング２は、上側に開放されている。

ハウジング筒部２１は、中心軸Ｃを中心とする円筒状である。ハウジング筒部２１内には、略円板状のベアリングホルダ７が配置される。ハウジング筒部２１の内周面は、ベアリングホルダ７の外周面、及びステータ４の外周面と接している。ハウジング筒部２１は、ベアリングホルダ７及びステータ４に固定されている。

なお、ハウジング筒部２１の形状は必ずしも円筒状でなくてもよく、内周面にステータ４及びベアリングホルダ７を固定可能な形状であれば、箱形などの任意の形状であってもよい。また、ハウジング筒部２１は円筒形と、箱形などの他の形状を組み合わせた形状であってもよい。ハウジング筒部２１の内周面は、全周にわたってステータ４及びベアリングホルダ７と接していなくてもよく、内周面の一部がステータ４及びベアリングホルダ７と接していてもよい。なお、ハウジング筒部２１とベアリングホルダ７とは必ずしも接しない構成であってもよく、例えば、ハウジング筒部２１の上側にベアリングホルダ７が配置される構成を採用してもよい。言い換えれば、ハウジング２は、必ずしもベアリングホルダ７を収容していなくてもよい。

ハウジング底部２２は、ステータ４の下側に配置される。ハウジング底部２２は、下側ベアリング６２を支持する。ハウジング底部２２は、ハウジング底部２２を軸方向に貫通し、シャフト５が挿通される出力軸孔２３を有する。

なお、本実施形態ではハウジング２がベアリングホルダ７とは別部材である。ハウジング筒部２１とベアリングホルダ７とが単一部材であり、ハウジング底部２２が別部材であってもよい。また、ハウジング筒部２１、ハウジング底部２２、及びベアリングホルダ７がそれぞれ別部材であってもよい。

ベアリングホルダ７は、円板状である。ベアリングホルダ７は、ステータ４の上側に配置される。ベアリングホルダ７は、中心軸Ｃの周囲に開口部７１を有する。開口部７１は、ベアリングホルダ７を軸方向に貫通する貫通孔である。開口部７１の内側にはシャフト５の少なくとも一部が位置している。ベアリングホルダ７は、上側ベアリング６１を支持する。ベアリングホルダ７の外周面は、ハウジング筒部２１の内周面と接しており、ベアリングホルダ７はハウジング筒部２１に固定されている。本実施形態では、ベアリングホルダ７は、焼き嵌めによりハウジング筒部２１に固定される。なお、ベアリングホルダ７は、圧入などの他の方法によりハウジング筒部２１に固定されてもよい。

ステータ４は、ハウジング２の内側であって、ロータ３の径方向外側にロータ３と対向するよう配置される。つまり、ステータ４は、ロータ３を周方向に囲う。ステータ４は、ステータコア（図示省略）と、インシュレータ４１と、コイル４２とを有する。ステータコアは、電磁鋼板を軸方向に積層した積層鋼板により形成される。本実施形態では、ステータコアは、中心軸Ｃを中心とする円環状である。インシュレータ４１は、樹脂などの絶縁体で形成され、ステータコアに取り付けられる。コイル４２は、インシュレータ４１を介してステータコアに巻回される導線により構成される。ステータ４の外周面は、ハウジング２の内周面に固定される。

モータ１の上側ベアリング６１及び下側ベアリング６２は、玉軸受である。上側ベアリング６１及び下側ベアリング６２は、シャフト５を、中心軸Ｃを中心として周方向に回転可能に支持する。上側ベアリング６１は、ベアリングホルダ７により支持される。下側ベアリング６２は、ハウジング底部２２により支持される。なお、上側ベアリング６１及び下側ベアリング６２は、玉軸受以外の種類の軸受であってもよい。

本明細書では、上側ベアリング６１及び下側ベアリング６２を指して、ベアリングと総称する。つまり、上側ベアリング６１及び下側ベアリング６２を含むベアリングは、シャフト５及びロータ３を回転可能に支持する。

ロータ３は、上下方向に延びる中心軸Ｃに沿って配列され、シャフト５の外周に取り付けられる。図３は、本実施形態のロータ３の斜視図である。

図３に示されるように、ロータ３は、中心軸Ｃに沿って配列された第１回転体３１及び第２回転体３２を有する。第１回転体３１は、第２回転体３２に対して軸方向上側に位置し、第２回転体３２は、第１回転体３１に対して軸方向下側に位置する。第１回転体３１と第２回転体３２とは、接していてもよいし、僅かに離間していてもよい。ただし、第１回転体３１及び第２回転体３２をそれぞれホルダが保持している場合、ホルダによって第１回転体３１と第２回転体３２とが必然的に離間する場合がある。

第１回転体３１と第２回転体３２とは類似の構成であるため、第１回転体３１と第２回転体３２とで共通な構成及び機能については、第１回転体３１について説明を行い、第２回転体３２については説明を省略する場合がある。なお、ロータ３では、軸方向上側から見た第１回転体３１の平面図と、軸方向下側から見た第２回転体３２の平面図とが同じとなる。

第１回転体３１及び第２回転体３２は、それぞれ第１ロータコア３１１及び第２ロータコア（図示省略）を有する。第１回転体３１及び第２回転体３２は、それぞれ第１マグネット３１２及び第２マグネット３２２を有する。第１回転体３１と第２回転体３２とは、第１ロータコア３１１及び第１マグネット３１２と、第２ロータコア及び第２マグネット３２２とが互いに軸方向に対向するよう配置される。

第１回転体３１の第１ロータコア３１１は、中心軸Ｃを含む位置に、シャフト貫通孔３１１ａを有する。第１回転体３１の第１ロータコア３１１は、シャフト貫通孔３１１ａの径方向外側に、複数の貫通孔３１１ｂを有する。複数の貫通孔３１１ｂは第１ロータコア３１１の周囲の面の数と同じ８つである。第１ロータコア３１１は筒状であって、例えば、多角柱形状である。第１ロータコア３１１の軸方向に垂直な平面における断面は、例えば正八角形などの多角形となる。ただし、第１ロータコア３１１は必ずしも多角柱形状に限るものではなく、円柱状またはその他の形状であってもよい。

第１回転体３１において、第１ロータコア３１１の外周面には、周方向に配列された複数の第１マグネット３１２が配置される。図３に示されるように、複数の第１マグネット３１２は、多角形状の第１ロータコア３１１の外周の平面部に配置される。図３のロータ３では、第１マグネット３１２の数は８つである。同様に、第２回転体３２において、第２ロータコアの外周面には、周方向に配列された複数の第２マグネット３２２が配置される。第１マグネット３１２と第２マグネット３２２とは同じ数である。すなわち、第２マグネット３２２の数は８つである。

図４は、軸方向に直交する平面における第１マグネット３１２の断面図である。図４に示されるように、第１マグネット３１２は、径方向外側の第１外側面に、第１円弧面３１２ａ及び第２円弧面３１２ｂを有する。第１円弧面３１２ａ及び第２円弧面３１２ｂは、ステータ４の内周面に対向する。本実施形態のロータ３では、第１マグネット３１２の第１外側面の周方向の中央部は、第１外周面の第１内側面３１２ｄから最も離れた第１頂部３１２ｃとなる。第１外側面のうち、第１円弧面３１２ａは、第１頂部３１２ｃに対して周方向一方側に配列され、第２円弧面３１２ｂは、第１頂部３１２ｃに対して周方向他方側に配列される。第１円弧面３１２ａ及び第２円弧面３１２ｂは、それぞれ第１曲率半径Ｒ１及び第２曲率半径Ｒ２で円弧状に湾曲している。第１曲率半径Ｒ１と第２曲率半径Ｒ２とは互いに異なる曲率半径である。

第１マグネット３１２は、径方向内側に第１内側面３１２ｄを有し、周方向両側の側面に、第１連結面３１２ｅ及び３１２ｆを有する。第１内側面３１２ｄは、第１ロータコア３１１の外周面に接する。第１内側面３１２ｄの断面は直線状である。第１内側面３１２ｄは、第１ロータコア３１１の外周面に接着剤により接着されることで連結される。なお、接着剤に代えて連結具を用いてもよい。

第１連結面３１２ｅ及び３１２ｆは、それぞれ直線状であり、隣り合って配置された第１マグネット３１２の外側面の周方向間に位置する。隣り合って配置された第１マグネット３１２の第１連結面３１２ｅ及び３１２ｆは、それぞれ離間している。なお、図４に示されるように、第１連結面３１２ｅと３１２ｆとの長さは異なる。

第２マグネット３２２は、第１マグネット３１２と同様に、径方向外側の第２外側面に、第３円弧面３２２ａ及び第４円弧面３２２ｂを有する。本実施形態のロータ３では、第２マグネット３２２の周方向の中央部は、第２外周面の第２内側面３２２ｄから最も離れた第２頂部３２２ｃとなる。第２外側面のうち、第３円弧面３２２ａは、第２頂部３２２ｃに対して周方向一方側に配列され、第４円弧面３２２ｂは、第２頂部３２２ｃに対して周方向他方側に配列される。第３円弧面３２２ａ及び第４円弧面３２２ｂは、それぞれ第３曲率半径Ｒ３及び第４曲率半径Ｒ４で円弧状に湾曲している。第３曲率半径Ｒ３と第４曲率半径Ｒ４とは互いに異なる曲率半径である。

このように、ロータ３は、第１円弧面３１２ａの第１曲率半径Ｒ１、第２円弧面３１２ｂの第２曲率半径Ｒ２、第３円弧面３２２ａの第３曲率半径Ｒ３、及び第４円弧面３２２ｂの第４曲率半径Ｒ４を有している。そのため、ロータ３を有するモータ１において、第１円弧面３１２ａ、第２円弧面３１２ｂ、第３円弧面３２２ａ、及び第４円弧面３２２ｂから発生するトルクに含まれるトルクリップルの位相を消し合う設計とすることができる。これにより、ロータ３を有するモータ１の回転時に発生するトルクリップルを低減することができる。

第１回転体３１と第２回転体３２とは、互いに周方向の位置がずれている。言い換えれば、ロータ３の一の回転方向における第２回転体３２に対する第１回転体３１の周方向の位置ずれは、ロータ３の他の回転方向における第２回転体３２に対する第１回転体３１の周方向の位置ずれよりも小さい。したがって、第１ロータコア３１１のシャフト貫通孔３１１ａと第２ロータコアのシャフト貫通孔との位置は、軸方向から見て重なっている。このシャフト貫通孔には、シャフト５が挿通される。一方、貫通孔３１１ｂは、第１回転体３１と第２回転体３１とで必ずしも軸方向から見て重なるとは限らない。また、第１回転体３１の第１マグネット３１２の第１頂部３１２ｃと、第２回転体３２の第２マグネット３２２の第２頂部３２２ｃとは、周方向において異なる位置となる。この構成により、ロータ３を有するモータ１の回転時に発生するコギングトルクを抑制することができる。また、第１円弧面３１２ａ、第２円弧面３１２ｂ、第３円弧面３２２ａ、及び第４円弧面３２２ｂから発生するトルクに含まれるトルクリップルの位相を互いに消し合いやすい構成にすることができ、より効果的にトルクリップルを低減することができる。

ところで、外側面の曲率半径が小さい回転体は、コギングトルクが小さく、ロバスト性に優れている。そこで、回転方向において周方向一方側に、外側面の曲率半径が小さい回転体を配置することで、コギングトルクが小さく、ロバスト性に優れた構成にすることができる。

ロータ３の一の回転方向において、より近接した第１回転体３１と第２回転体３２とでは、第１回転体３１が周方向の先の位置にあり、第２回転体３２が周方向の後の位置にある。つまり、第１回転体３１の第１マグネット３１２は、第２回転体３２の第２マグネット３２２よりも周方向一方側となる。言い換えれば、第２回転体３２の第２マグネット３２２は、第１回転体３１の第１マグネット３１２よりも周方向他方側となる。

なお、ロータ３が回転する際に、周方向の所定位置に先に到達する第１マグネット３１２または第２マグネット３２２を指して周方向一方側と称し、周方向の所定位置に後に到達する第１マグネット３１２または第２マグネット３２２を指して周方向他方側と称する。第１円弧面３１２ａ〜第４円弧面３２２ｂについても同様である。なお、本明細書では、便宜上、第１回転体３１に対して第２回転体３２が周方向一方側にずれる所定の角度を進角側と呼び、周方向他方側にずれる所定の角度を遅角側と呼ぶ。

ロータ３の一の回転方向において、第１円弧面３１２ａは第２円弧面３１２ｂより周方向一方側であり、第３円弧面３２２ａは第４円弧面３２２ｂより周方向一方側である。逆に、ロータ３の他の回転方向において、第４円弧面３２２ｂは第３円弧面３２２ａより周方向一方側であり、第２円弧面３１２ｂは第１円弧面３１２ａより周方向一方側である。

そこで、一の回転方向において、第１円弧面３１２ａの第１曲率半径Ｒ１を、第２円弧面３１２ｂの第２曲率半径Ｒ２よりも小さくすることで、コギングトルクが比較的小さい構成にすることができる。また、一の回転方向において、効果的にトルクリップルを低減させることができる。

また、上記とは逆の他の回転方向において、第４円弧面３２２ｂの第４曲率半径Ｒ４を、第３円弧面３２２ａの第３曲率半径Ｒ３よりも小さくすることで、他の回転方向において、コギングトルクが比較的小さい構成にすることができる。また、他の回転方向において、効果的にトルクリップルを低減させることができる。

さらに、第１曲率半径Ｒ１と第４曲率半径Ｒ４とを同一とし、第２曲率半径Ｒ２と第３曲率半径Ｒ３とを同一にすることで、一の回転方向と他の回転方向の双方において、同程度にコギングトルク及びトルクリップルが低減された構成にすることができる。つまり、回転方向にかかわらず、同様にコギングトルク及びトルクリップルが低減されたトルクを発生させることができる。

なお、円弧面の曲率半径に関する条件は、それぞれ個別に適用しても一定の効果があるし、互いに組み合わせることでさらなる効果が得られる。

なお、第１マグネット３１２は、第１円弧面３１２ａ及び第２円弧面３１２ｂを含む第１外側面、並びに第１内側面３１２ｄを有し、第１連結面３１２ｅ及び３１２ｆを有さない形状であってもよい。第２マグネット３２２についても同様である。

また、ロータコア３１１の外周面が円柱状などの湾曲した形状である場合、第１マグネット３１２の第１内側面３１２ｄは直線状でなく、ロータコア３１１の外周面に沿って弓形などに湾曲した形状であってもよい。また、第１内側面３１２ｄは、直線部分と湾曲部分とを有する形状であってもよい。第２マグネット３２２についても同様である。

＜ロータ回転時に発生するトルク＞
モータ１が動作する際には、外部から供給された電力によりコイル４２が通電され、磁力と電磁力とによってステータ４とロータ３との間に周方向のトルクが発生する。このトルクにより、中心軸Ｃを中心として、ステータ４に対してロータ３が相対的に回転する。ステータ４に対してロータ３が回転すると、ロータ３が取り付けられたシャフト５が回転し、シャフト５の出力端から駆動力が出力される。

従来構成のモータ１が回転する際には、ステータ４に対するロータ３の回転角度に依存して、コギングトルクが発生し、滑らかに回転しづらい場合がある。また、発生するトルクがリップルを含み、トルクが安定しない場合がある。

これに対してロータ３では、第１回転体３１の第１外側面が、互いに曲率半径が異なる第１円弧面３１２ａ及び第２円弧面３１２ｂを有し、第２回転体３２の第２外側面が、互いに曲率半径が異なる第３円弧面３２２ａ及び第４円弧面３２２ｂを有する。そのため、第１円弧面３１２ａ〜第４円弧面３２２ｂで発生するトルクリップルを、互いに消し合う位相となるよう設計することができる。例えば、第１回転体３１と第２回転体３２とで発生するトルクリップルを逆位相にすることで、互いのトルクリップルを消し合うようになる。つまり、ロータ３を含むモータ１の駆動時に発生するトルクリップルを減少させる構成とすることができる。

また、ロータ３では、第１回転体３１と第２回転体３２とが周方向にずれているため、ロータ３を含むモータ１の駆動時に発生するコギングトルクを減少させることができる。また、第１円弧面３１２ａ〜第４円弧面３２２ｂで発生するトルクリップルを互いに消し合う位相関係にする設計が容易となり、より効果的にトルクリップルが減少する構成とすることができる。

＜２．変形例＞
モータ１は、上記のような実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態から考え得る種々の形態をも包含する。例えば、モータ１は、以下のような変形例の構成であってもよい。以下の変形例においては、実施形態と同様の構成及び機能については説明を省略し、実施形態との相違点を中心に説明する。また、複数の回転体を有する構成においては、回転体同士で共通する特徴部分については、一の回転体についての説明を行い、他の回転体についての説明を省略する場合がある。

＜２−１．変形例１＞
本発明のロータは、実施形態のような所謂ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータのみでなく、本変形例のような所謂ＩＰＭ（Ｉｎｎｅｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータにおいても適用することができる。本変形例のロータ３ａは、所謂ＩＰＭモータに用いられるロータである。以下、具体的に説明するが、実施形態と同様の構成及び機能については説明を省略する。

図５は、本発明にかかる一の変形例におけるロータ３ａの斜視図である。図５に示されるように、本変形例のロータ３ａは、中心軸Ｃに沿って配列された第１回転体３３及び第２回転体３４の２つの回転体を有する。第１回転体３３は、第２回転体３４に対して軸方向上側に位置し、第２回転体３４は、第１回転体３３に対して軸方向下側に位置する。

第１回転体３３は、中心軸Ｃを中心とする筒状の第１ロータコア３３１、及び第１マグネット３３４を有する。

第１ロータコア３３１は、中心軸Ｃを含む位置に、シャフト貫通孔３３１ａを有する。第１回転体３３の第１ロータコア３３１は、シャフト貫通孔３３１ａの径方向外側に、複数の貫通孔３３１ｂを有する。第１ロータコア３３１は、第１内コア部３３１ｃ、第１外コア部３３２、及び第１連結部３３１ｄを有する。第１内コア部３３１ｃは、第１マグネット３３４より径方向内側に位置する。第１外コア部３３２は、第１マグネット３３４より径方向外側に位置する。第１外コア部３３２は、ステータ４と対向する第１外側面を有する。第１外側面は、実施形態１の第１マグネット３１２と同様に、第１円弧面３３２ａ、及び第２円弧面３３２ｂを有する。第１外コア部３３２の第１外側面の周方向の中央部は、第１頂部３３２ｃとなる。

第１ロータコア３３１は、第１内コア部３３１ｃと第１外コア部３３２との間に、第１内コア部３３１ｃと第１外コア部３３２とをつなぐ第１連結部３３１ｄを有する。第１連結部３３１ｄは、周方向に隣り合って配列された第１マグネット３３４の間に位置する。

第１回転体３３の第１ロータコア３３１は、第１内コア部３３１ｃと第１外コア部３３２との間に、第１マグネット３３４を有している。つまり、第１ロータコア３３１は、第１マグネット３３４を保持している。第１マグネット３３４は、第１ロータコア３３１が有する軸方向に延びる貫通孔に、挿入されることで、図５の状態となる。

第１マグネット３３４は、直方体の永久磁石である。第１マグネット３３４は直方体であるため、外側面が円弧状に湾曲したマグネットよりも、比較的容易かつ安価に製造可能である。また、直方体のマグネットは表面を加工する必要がないため、平面を曲面に加工する場合と比較して、より高い寸法精度で製造することができる。そのため、ロータ３ａとステータ４との離間距離をより正確に調整することができる。これにより、ロータ３ａを含むモータ１において発生するトルクのばらつきを抑制することなどができる。

第１外コア部３３２の第１外側面の第１円弧面３３２ａ及び第２円弧面３３２ｂは、軸方向に直交する平面における平面視において、円弧状に湾曲している。つまり、第１円弧面３３２ａ及び第２円弧面３３２ｂは、断面が円弧状の湾曲面である。第１円弧面３３２ａ及び第２円弧面３３２ｂは、それぞれ第１曲率半径Ｒ１及び第２曲率半径Ｒ２を有する。

第２回転体３４は、第１回転体３３と同様の構成である。第２回転体３４の第２外コア部３４２の第２外側面は、第３円弧面３４２ａ、及び第４円弧面３４２ｂを有する。第２外側面の周方向の中央部は、第２頂部３４２ｃとなる。

第２外コア部３４２の第２外側面の第３円弧面３４２ａ及び第４円弧面３４２ｂは、軸方向に直交する平面における平面視において、円弧状に湾曲している。つまり、第３円弧面３４２ａ及び第４円弧面３４２ｂは、断面が円弧状の湾曲面である。第３円弧面３４２ａ及び第４円弧面３４２ｂは、それぞれ第４曲率半径Ｒ４及び第４曲率半径Ｒ４を有する。

ロータ３ａにおいて、第１円弧面３３２ａ〜第４円弧面３４２ｂの曲率半径を実施形態のロータ３と同様の関係にすることで、所謂ＩＰＭ用モータのロータ３ａでもロータ３と同様に、ロータ３ａを含むモータ１の回転時に発生するトルクリップルを減少させることができる。

また、第１回転体３３と第２回転体３４とは、互いに周方向の位置がずれている。そのため、実施形態のロータ３と同様に、ロータ３ａを含むモータ１の回転時に発生するコギングトルクを減少させることができる。

＜２−２．その他の変形例＞
ロータ３または３ａが、３以上の回転体を有する構成としてもよい。この場合、第１回転体及び第２回転体に加え、軸方向に第３回転体をさらに備える構成とする。

実施形態のロータ３では、第１回転体３１と第２回転体３２とを周方向にずらした構成を採用したが、当該構成に代えて、第１ロータコア３１１の外周面に配置する第１マグネット３１２と、第２ロータコアの外周面に配置する第２マグネット３２２との位置を、それぞれ周方向の一方側と他方側とにずらして配置する構成としてもよい。この場合であっても、第１マグネット３１２の第１外側面と、第２マグネット３２２の第２外側面とが周方向にずれるため、第１回転体３１と第２回転体３２とを周方向にずらした構成と同様に、コギングトルク及びトルクリップルの低減が可能となる。この場合、１つの回転体を備える構成としてもよい。

また、実施形態のロータ３において、第１マグネット３１２の第１頂部３１２ｃ及び第２マグネット３２２の第２頂部３２２ｃは、それぞれ周方向の中央部に位置している例を挙げているが、第１頂部３１２ｃ及び第２頂部３２２ｃは、必ずしも周方向の中央部に限定されず、周方向の一方または他方にずれた位置であってもよい。

＜３．その他＞
以上、本発明の実施形態及び変形例についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

本発明は、例えば、電動パワーステアリング用などの車載に搭載されるモータや、ポンプ、コンプレッサなどに利用できる。

１…モータ
２…ハウジング
２１…ハウジング筒部
２２…ハウジング底部
２３…出力軸孔
４…ステータ
４１…インシュレータ
４２…コイル
５…シャフト
６１…上側ベアリング
６２…下側ベアリング
７…ベアリングホルダ
７１…開口部
３、３ａ…ロータ
３１…第１回転体
３１１…ロータコア
３１１ａ…シャフト貫通孔
３１１ｂ…貫通孔
３１２…第１マグネット
３１２ａ…第１円弧面
３１２ｂ…第２円弧面
３１２ｃ…第１頂部
３１２ｄ…第１内側面
３１２ｅ、３１２ｆ…第１連結面
３２…第２回転体
３２２…第２マグネット
３２２ａ…第３円弧面
３２２ｂ…第４円弧面
３２２ｃ…第１頂部
３２２ｄ…第１内側面
３３…第１回転体
３３１…第１ロータコア
３３１ａ…シャフト貫通孔
３３１ｂ…貫通孔
３３１ｃ…内コア部
３３１ｄ…第１連結部
３３２…第１外コア部
３３２ａ…第１円弧面
３３２ｂ…第２円弧面
３３２ｃ…第１頂部
３３４…第１マグネット
３４…第２回転体
３４２…第２外コア部
３４２ａ…第３円弧面
３４２ｂ…第４円弧面
３４２ｃ…第２頂部
Ｃ…中心軸

Claims (5)

1. 上下方向に延びる中心軸に沿って配列される第１回転体と第２回転体とを有するロータであって、
   前記第１回転体は、
   前記中心軸を中心とする筒状である第１ロータコアと、
   周方向に配列される複数の第１マグネットと、
   周方向に配列される複数の第１外側面と、
   を有し、
   前記第１外側面は、
   前記第１マグネットの外側面、または前記第１ロータコアの外側面であり、
   平面視において、第１曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向一方側に配列される第１円弧面と、
   平面視において、第１曲率半径と異なる第２曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向他方側に配列される第２円弧面と、
   を有し
   前記第２回転体は、
   前記第１回転体よりも軸方向下側に位置し、
   前記中心軸を中心とする筒状である第２ロータコアと、
   周方向に配列される複数の第２マグネットと、
   周方向に配列される複数の第２外側面と、
   を有し、
   前記第２外側面は、
   前記第２マグネットの外側面、または前記第２ロータコアの外側面であり、
   平面視において、第３曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向一方側に配列される第３円弧面と、
   平面視において、第３曲率半径と異なる第４曲率半径で円弧状に湾曲し、周方向他方側に配列される第４円弧面と、
   を有するロータ。
2. 前記第１回転体及び前記第２回転体の周方向の位置がずれている
   請求項１に記載のロータ。
3. 前記第２曲率半径は、前記第４曲率半径よりも大きく、
   前記第３曲率半径は、前記第１曲率半径よりも大きい、
   請求項１または請求項２に記載のロータ。
4. 前記第１曲率半径と前記第４曲率半径とが同じであり、
   前記第２曲率半径と前記第３曲率半径とが同じである、
   請求項３に記載のロータ。
5. 前記中心軸に沿って上下方向に延び、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロータが取り付けられるシャフトと、
   前記シャフトを回転可能に支持するベアリングと、
   前記ロータの径方向外側に対向するステータと、
   前記ロータ及び前記ステータを収容するハウジングと、
   を有する、モータであって、
   前記第１円弧面が前記第３円弧面に対して周方向一方側であり、
   前記第１円弧面が前記第２円弧面に対して周方向一方側であり、
   前記第４円弧面が前記第３円弧面に対して周方向他方側であり、
   前記第１曲率半径及び前記第４曲率半径は、前記第２曲率半径及び前記第３曲率半径より小さい、
   モータ。
   
   
   

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