JPWO2019159631A1 - ロータ、モータおよび電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

本発明のロータの一つの態様は、中心軸を有するシャフトと、シャフトに固定されるロータコアと、ロータコアの径方向外側面に、周方向に配列して複数設けられるマグネット部と、を備える。ロータコアは、ロータコアの径方向外側面に、周方向に並んで複数配置され、それぞれがマグネット部の径方向内側面と接触する平面部と、ロータコアの径方向外端部に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、軸方向に延びる空隙部と、を有する。径方向から見て、空隙部は、マグネット部の径方向外側面のうち周方向の中央部以外の部分、および平面部と重なって配置される。

Description

本発明は、ロータ、モータおよび電動パワーステアリング装置に関する。

一般に、モータは、ロータとステータとを有する。特許文献１に記載のロータは、ロータコアと、複数のマグネットと、を有する。マグネットの径方向外側面は、ステータと径方向に隙間をあけて対向する。

特許第５５７１４８０号公報

モータの特性を改善するために、マグネットの径方向外側面の曲率を変更することがある。しかしながら、モータの仕様が多種多様になるにつれ、モータの仕様に応じてマグネットの曲率を変更する必要が生じる。その場合、モータの仕様毎に異なる形状の（複数種類の）マグネットを用意しなければならず、モータ製造のコストが増大する。また、マグネットの曲率によっては、マグネットの材料歩留まりが低下する場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みて、マグネット部の径方向外側面の曲率を変えずに、マグネット部の径方向外側面の曲率を変えた場合と同様の作用効果が得られるロータ、モータおよび電動パワーステアリング装置を提供することを目的の一つとする。

本発明のロータの一つの態様は、中心軸を有するシャフトと、前記シャフトに固定されるロータコアと、前記ロータコアの径方向外側面に、周方向に配列して複数設けられるマグネット部と、を備え、前記ロータコアは、前記ロータコアの径方向外側面に、周方向に並んで複数配置され、それぞれが前記マグネット部の径方向内側面と接触する平面部と、前記ロータコアの径方向外端部に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、軸方向に延びる空隙部と、を有し、径方向から見て、前記空隙部は、前記マグネット部の径方向外側面のうち周方向の中央部以外の部分、および前記平面部と重なって配置される。

また、本発明のモータの一つの態様は、上述のロータと、前記ロータと径方向に隙間をあけて対向するステータと、を備える。

また、本発明の電動パワーステアリング装置の一つの態様は、上述のモータを備える。

本発明の一つの態様のロータ、モータおよび電動パワーステアリング装置によれば、マグネット部の径方向外側面の曲率を変えずに、マグネット部の径方向外側面の曲率を変えた場合と同様の作用効果が得られる。

図１は、一実施形態のロータおよびモータの断面模式図である。 図２は、一実施形態のロータの斜視図である。 図３は、一実施形態のロータのロータコアの斜視図である。 図４は、図１のIV-IV断面の一部を示す部分断面図である。 図５は、図１のV-V断面の一部を示す部分断面図である。 図６は、一実施形態のモータを用いた電動パワーステアリング装置を示す模式図である。 図７は、一実施形態のロータの変形例を示す部分断面図である。 図８は、一実施形態のロータの変形例を示す部分断面図である。 図９は、一実施形態のロータの変形例を示す部分断面図である。

以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向、すなわち上下方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。本実施形態において、上側（＋Ｚ）は、軸方向一方側に相当し、下側（−Ｚ）は、軸方向他方側に相当する。モータ１０を上から下側に向かって見て、周方向の反時計回りに進む側、すなわち矢印θの向きに進む側を「周方向一方側」と呼ぶ。モータ１０を上から下側に向かって見て、周方向の時計回りに進む側、すなわち矢印θの向きと反対方向に進む側を「周方向他方側」と呼ぶ。なお、上下方向、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１に示すように、本実施形態のモータ１０は、ロータ２０と、ステータ３０と、ハウジング１１と、複数のベアリング１５，１６と、を備える。図１〜図５に示すように、ロータ２０は、中心軸Ｊを有するシャフト２１と、ロータコア２７と、複数のマグネット部２５と、マグネットホルダ２６と、を備える。

シャフト２１は、中心軸Ｊに沿って上下方向に延びる。本実施形態の例では、シャフト２１が、軸方向に延びる円柱状である。シャフト２１は、複数のベアリング１５，１６により、中心軸Ｊ回りに回転自在に支持される。複数のベアリング１５，１６は、軸方向に互いに間隔をあけて配置され、ハウジング１１に支持される。ハウジング１１は、筒状である。

シャフト２１は、ロータコア２７に対して、圧入や接着などによって固定される。つまりロータコア２７は、シャフト２１に固定される。なお、シャフト２１は、ロータコア２７に対して、樹脂部材などを介して固定されてもよい。すなわち、シャフト２１は、ロータコア２７と直接または間接的に固定される。シャフト２１は、上記円柱状に限らず、例えば筒状でもよい。

ロータコア２７は、磁性部材である。ロータコア２７は、例えば、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成される積層鋼板である。ロータコア２７は、筒状である。ロータコア２７は、中心軸Ｊに垂直な横断面（以下、単に横断面という場合がある）において、外形が多角形状である。本実施形態の例では、横断面においてロータコア２７の外形が、８角形状である。

ロータコア２７は、第１ロータコア２２と、第２ロータコア２３と、を有する。第１ロータコア２２は、ロータコア２７のうち、軸方向に沿う第１の部分（第１の段、第１の領域）Ｓ１に配置される。第２ロータコア２３は、ロータコア２７のうち、軸方向に沿う第１の部分Ｓ１と異なる第２の部分（第２の段、第２の領域）Ｓ２に配置される。本実施形態では、少なくとも１つの第１ロータコア２２および少なくとも１つの第２ロータコア２３が、軸方向に交互に並んで計３つ配置される。つまりロータコア２７は、３段タイプのロータコアである。

図示の例では、ロータコア２７が、２つの第１ロータコア２２と、１つの第２ロータコア２３と、を有する。２つの第１ロータコア２２は、ロータコア２７において軸方向の両端部に配置される。すなわち、ロータ２０は、軸方向に離れて配置される２つの第１の部分Ｓ１を有し、２つの第１の部分Ｓ１は、ロータコア２７において軸方向の両端部に位置する。１つの第２ロータコア２３は、ロータコア２７において軸方向の中央部に配置される。１つの第２ロータコア２３は、軸方向において２つの第１ロータコア２２同士の間に配置される。すなわち、ロータ２０は、１つの第２の部分Ｓ２を有し、１つの第２の部分Ｓ２は、軸方向において２つの第１の部分Ｓ１同士の間に位置する。

本実施形態では、第１ロータコア２２の軸方向の長さと、第２ロータコア２３の軸方向の長さとが、互いに異なる。具体的には、第１ロータコア２２の軸方向の長さに比べて、第２ロータコア２３の軸方向の長さが僅かに大きい。ただしこれに限らず、第１ロータコア２２の軸方向の長さと、第２ロータコア２３の軸方向の長さとが、互いに同じであってもよい。第１ロータコア２２の外径と、第２ロータコア２３の外径とは、互いに同じである。

ロータコア２７は、平面部２２ａ，２３ａと、貫通孔２７ａと、孔部２２ｂ，２３ｂと、溝部２２ｃ，２３ｃと、空隙部２８と、を有する。平面部２２ａ，２３ａは、ロータコア２７の径方向外側面に、周方向に並んで複数配置される。平面部２２ａ，２３ａは、それぞれがマグネット部２５の径方向内側面２５ｂと接触する。平面部２２ａ，２３ａは、径方向に垂直な方向に広がる平面状である。つまり平面部２２ａ，２３ａは、径方向と直交する。中心軸Ｊに垂直な横断面において、平面部２２ａ，２３ａは、径方向と直交する向きに延びる直線状である。平面部２２ａ，２３ａは、径方向外側から見て、四角形状である。平面部２２ａ，２３ａは、ロータコア２７の径方向外側面において、軸方向に延びる。本実施形態の例では、平面部２２ａ，２３ａの軸方向の長さが、周方向の長さよりも大きい。

平面部２２ａは、第１ロータコア２２の径方向外側面に、周方向に並んで複数配置される。平面部２３ａは、第２ロータコア２３の径方向外側面に、周方向に並んで複数配置される。本実施形態の例では、横断面において第１ロータコア２２が、第１ロータコア２２の径方向外側面に、周方向に並ぶ８つの平面部２２ａを有する。また、横断面において第２ロータコア２３が、第２ロータコア２３の径方向外側面に、周方向に並ぶ８つの平面部２３ａを有する。

第１ロータコア２２の平面部２２ａの周方向位置と、第２ロータコア２３の平面部２３ａの周方向位置とは、互いに異なる。つまり、第１ロータコア２２の平面部２２ａおよび第２ロータコア２３の平面部２３ａの各周方向位置は、互いにずらされている。本実施形態の例では、第２ロータコア２３の平面部２３ａに対して、２つの第１ロータコア２２のうち、上側に位置する一方の第１ロータコア２２の平面部２２ａが、周方向一方側にずらされて配置される。また、第２ロータコア２３の平面部２３ａに対して、２つの第１ロータコア２２のうち、下側に位置する他方の第１ロータコア２２の平面部２２ａが、周方向他方側にずらされて配置される。

軸方向から見て、貫通孔２７ａは、ロータコア２７の中心部に配置される。貫通孔２７ａは、中心軸Ｊ上に位置して軸方向に延びる。貫通孔２７ａは、ロータコア２７を軸方向に貫通する。貫通孔２７ａは、２つの第１ロータコア２２および１つの第２ロータコア２３を軸方向に貫通する。貫通孔２７ａには、シャフト２１が挿入される。

孔部２２ｂは、第１ロータコア２２を軸方向に貫通する。孔部２２ｂは、第１ロータコア２２に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。本実施形態の例では、孔部２２ｂが、第１ロータコア２２に周方向に等間隔に８つ配列する。孔部２２ｂは、第１ロータコア２２のうち、径方向の外端部以外の部位に配置される。すなわち、孔部２２ｂは、第１ロータコア２２においてマグネット部２５の磁束に影響しない径方向内端部または径方向中央部に配置される。中心軸Ｊに垂直な横断面において、孔部２２ｂは、円形状である。

孔部２３ｂは、第２ロータコア２３を軸方向に貫通する。孔部２３ｂは、第２ロータコア２３に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。本実施形態の例では、孔部２３ｂが、第２ロータコア２３に周方向に等間隔に８つ配列する。孔部２３ｂは、第２ロータコア２３のうち、径方向の外端部以外の部位に配置される。すなわち、孔部２３ｂは、第２ロータコア２３においてマグネット部２５の磁束に影響しない径方向内端部または径方向中央部に配置される。中心軸Ｊに垂直な横断面において、孔部２３ｂは、円形状である。本実施形態によれば、孔部２２ｂ，２３ｂによりロータコア２７を肉抜きして、ロータコア２７の軽量化および材料費削減を図ることができる。

溝部２２ｃ，２３ｃは、ロータコア２７の径方向外側面から径方向内側に窪み、軸方向に延びる。溝部２２ｃ，２３ｃは、周方向に隣り合う一対の平面部２２ａ，２３ａ同士の間に配置されて、径方向外側に開口する。溝部２２ｃ，２３ｃは、径方向外側に向かうにしたがい溝幅が小さくなる。すなわち、溝部２２ｃ，２３ｃは、径方向外側に向かうにしたがい周方向の幅寸法が小さくなる。溝部２２ｃ，２３ｃの径方向外側の開口部は、平面部２２ａ，２３ａの周方向の端部で構成される。溝部２２ｃ，２３ｃの径方向外側の開口部は、周方向に隣り合う一
対の平面部２２ａ，２３ａの周方向の端部間に開口する。中心軸Ｊに垂直な横断面において、溝部２２ｃ，２３ｃは、くさび形状である。

溝部２２ｃは、第１ロータコア２２の径方向外側面から径方向内側に窪み、軸方向に延びる。溝部２２ｃは、第１ロータコア２２の径方向外側面において、周方向に隣り合う一対の平面部２２ａ同士の間に配置されて、径方向外側に開口する。溝部２２ｃは、第１ロータコア２２の径方向外側面に、第１ロータコア２２の軸方向の全長にわたって配置される。溝部２２ｃは、第１ロータコア２２の径方向外側面に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。本実施形態の例では、溝部２２ｃが、第１ロータコア２２に周方向に等間隔に８つ配列する。

溝部２３ｃは、第２ロータコア２３の径方向外側面から径方向内側に窪み、軸方向に延びる。溝部２３ｃは、第２ロータコア２３の径方向外側面において、周方向に隣り合う一対の平面部２３ａ同士の間に配置されて、径方向外側に開口する。溝部２３ｃは、第２ロータコア２３の径方向外側面に、第２ロータコア２３の軸方向の全長にわたって配置される。溝部２３ｃは、第２ロータコア２３の径方向外側面に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。本実施形態の例では、溝部２３ｃが、第２ロータコア２３に周方向に等間隔に８つ配列する。第１ロータコア２２の溝部２２ｃの周方向位置と、第２ロータコア２３の溝部２３ｃの周方向位置とは、互いに異なる。つまり、第１ロータコア２２の溝部２２ｃおよび第２ロータコア２３の溝部２３ｃの各周方向位置は、互いにずらされている。各溝部２２ｃ，２３ｃには、それぞれマグネットホルダ２６が装着される。本実施形態によれば、ロータコア２７の径方向外側面に、くさび状の溝部２２ｃ，２３ｃが設けられることにより、溝部２２ｃ，２３ｃに対して径方向に抜け止めされたマグネットホルダ２６を設けることができ、マグネットホルダ２６を機能させることができる。マグネットホルダ２６の構成および機能については、別途後述する。また、空隙部２８については、マグネット部２５を説明した後に、説明する。

マグネット部２５は、永久磁石である。マグネット部２５は、ロータコア２７の径方向外側面に、周方向に配列して複数設けられる。複数のマグネット部２５は、周方向に互いに間隔をあけて配置される。本実施形態では、複数のマグネット部２５が、周方向に等間隔に配列する。周方向に隣り合う一対のマグネット部２５同士の間には、溝部２２ｃ，２３ｃが配置される。マグネット部２５は、ロータコア２７の径方向外側面に、軸方向に配列して複数設けられる。マグネット部２５は、ロータ２０の径方向外側面の一部（部分）を構成する。つまり、マグネット部２５の径方向外側面２５ａは、ロータ２０の径方向外側面の一部である。本実施形態のロータ２０は、ロータ２０の径方向外側面にマグネット部２５が配置される、表面磁石型（Surface Permanent Magnet：SPM）のロータである。

マグネット部２５は、第１ロータコア２２の径方向外側面に、周方向に配列して複数設けられる。マグネット部２５は、第１ロータコア２２の径方向外側面に、第１ロータコア２２の軸方向の全長にわたって配置される。マグネット部２５は、第１ロータコア２２の平面部２２ａにそれぞれ設けられる。マグネット部２５は、平面部２２ａに径方向外側から接触する。本実施形態では、マグネット部２５の周方向の長さが、平面部２２ａの周方向の長さと略同じである。

マグネット部２５は、第２ロータコア２３の径方向外側面に、周方向に配列して複数設けられる。マグネット部２５は、第２ロータコア２３の径方向外側面に、第２ロータコア２３の軸方向の全長にわたって配置される。マグネット部２５は、第２ロータコア２３の平面部２３ａにそれぞれ設けられる。マグネット部２５は、平面部２３ａに径方向外側から接触する。本実施形態では、マグネット部２５の周方向の長さが、平面部２３ａの周方向の長さと略同じである。第１ロータコア２２の平面部２２ａに配置されるマグネット部２５と、第２ロータコア２３の平面部２３ａに配置されるマグネット部２５とは、共通の部材である。本実施形態において、ロータコア２７に設けられる複数のマグネット部２５は、互いに形状が同じである。

マグネット部２５は、板状である。マグネット部２５の板面は、径方向を向く。マグネット部２５は、径方向から見て、四角形状である。本実施形態の例では、マグネット部２５は、軸方向の長さが周方向の長さよりも大きい。中心軸Ｊに垂直な横断面において、マグネット部２５は、周方向の長さが径方向の長さよりも大きい。マグネット部２５は、マグネット部２５の周方向の両端部から、周方向の中央部側（周方向の内側）に向かうにしたがい、径方向の厚さが大きくなる。

中心軸Ｊに垂直な横断面において、マグネット部２５の径方向内側面２５ｂは、直線状である。マグネット部２５の径方向内側面２５ｂは、径方向に垂直な方向に広がる平面状である。マグネット部２５の径方向内側面２５ｂは、径方向内側から見て、四角形状である。マグネット部２５の径方向内側面２５ｂは、平面部２２ａ，２３ａと接触する。

横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａは、凸曲線状である。マグネット部２５の径方向外側面２５ａは、横断面において径方向外側に凸となる曲面状である。図４および図５に符号ＶＣで示すものは、横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの少なくとも一部を通り、中心軸Ｊを中心とする仮想円である。横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａは、仮想円ＶＣに略沿って延びる。本実施形態の例では、横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率半径が、仮想円ＶＣの半径よりも小さい。横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａは、周方向の中央部が仮想円ＶＣ上に位置し、周方向の中央部から周方向の両側（一方側および他方側）に向かうにしたがい、仮想円ＶＣから径方向内側に離れて位置する。すなわち、マグネット部２５の径方向外側面２５ａにおいて、最も径方向外側に位置する部分は周方向の中央部であり、周方向の中央部が頂点である。マグネット部２５の径方向外側面２５ａは、周方向の中央部から周方向の両側に向かうにしたがい、径方向内側に位置する。マグネット部２５の径方向外側面２５ａは、径方向外側から見て、四角形状である。マグネット部２５の径方向外側面２５ａは、ステータ３０の後述するティース３１ｂと、径方向に対向する。つまり、ロータ２０の径方向外側面は、ティース３１ｂと、径方向に対向する。

ロータコア２７の空隙部２８について説明する。空隙部２８は、ロータコア２７の径方向外端部に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、軸方向に延びる。空隙部２８は、ロータコア２７の径方向外端部においてマグネット部２５の径方向内側に配置される。空隙部２８は、ロータコア２７の径方向外端部に位置して、非磁性空間である室を構成する。空隙部２８の内面は、径方向を向く内面部分と、周方向を向く内面部分と、を有する。本実施形態では空隙部２８が、例えば空気等の雰囲気で満たされる空隙であるが、空隙部２８には接着剤等の非磁性材料が充填されてもよい。空隙部２８に接着剤が充填される場合には、接着剤が、空隙部２８の内面とマグネット部２５の径方向内側面２５ｂとに接触し、ロータコア２７とマグネット部２５とを固定する。これにより、ロータコア２７に対するマグネット部２５の固定強度を向上できる。

本実施形態の例では、中心軸Ｊに垂直な横断面において、空隙部２８が略四角形状である。空隙部２８は、径方向から見て、略四角形状である。径方向から見て、空隙部２８は、マグネット部２５の径方向外側面２５ａのうち周方向の中央部以外の部分、および平面部２２ａと重なって配置される。本実施形態では、径方向から見て、空隙部２８が、マグネット部２５の径方向外側面２５ａのうち最も径方向外側に位置する部分（つまり頂部）以外の部分、および平面部２２ａと重なって配置される。

本実施形態によれば、空隙部２８によって、マグネット部２５の磁束が周方向において部分的に弱められる。すなわち、径方向から見て、マグネット部２５のうち空隙部２８と重なる部分の磁束が、空隙部２８に重ならない場合と比べて弱まる。このため、空隙部２８によって、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率を変えずに、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率を変えた場合と同様の作用効果を得ることができる。この作用効果とは、例えば、トルクリップルの波形を部分的に逆位相で発生させることにより、モータ１０全体のトルクリップルを低減する効果等である。そして、モータ１０が発する振動および騒音を低減できる。言い換えると、空隙部２８により、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率と異なる曲率を模擬できる。すなわち本実施形態において、空隙部２８は、ロータコア２７の径方向外端部のうち、マグネット部２５の曲率を変更したい箇所の径方向内側に位置する部分に設けられる。本実施形態によれば、空隙部２８を設けたことにより、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率を小さく抑えられる。つまり横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率半径を大きくできる。これにより、マグネット部２５の形状を直方体に近づけることができるので、マグネット部２５の材料歩留まりを向上できる。たとえモータ１０の仕様が多種多様になっても、モータ１０の仕様に応じてマグネット部２５の曲率を変更する必要性が抑えられる。つまり、モータ１０の仕様毎に異なる形状の（複数種類の）マグネット部２５を用意する必要性が低減する。そして、マグネット部２５を部品共通化できる。したがって、モータ１０の製造コストを削減できる。

本実施形態において、空隙部２８は、平面部２２ａに配置されて径方向内側に窪む凹部である。空隙部２８は溝状であり、平面部２２ａにおいて径方向外側に開口し、軸方向に延びる。本実施形態によれば、空隙部２８が、マグネット部２５に径方向内側から対向するので、マグネット部２５の磁束をより安定してコントロールしやすい。

径方向から見て、空隙部２８は、マグネット部２５の径方向外側面２５ａのうち周方向の両端部のいずれかと重なる位置に配置される。本実施形態では、径方向から見て、空隙部２８が、マグネット部２５の径方向外側面２５ａのうち周方向の両端部と重なる位置に、それぞれ配置される。図示の例では、平面部２２ａのうち、径方向から見てマグネット部２５の径方向外側面２５ａの周方向の両端部と重なる位置に、空隙部２８が１つずつ配置される。本実施形態によれば、空隙部２８により、マグネット部２５の周方向の端部の磁束を弱めることができる。したがって、マグネット部２５の周方向の端部の曲率を小さく抑えつつ、曲率を大きくした場合と同様の作用効果が得られる。マグネット部２５の形状をより直方体に近づけることができ、マグネット部２５の材料歩留まりが高められる。

空隙部２８は、平面部２２ａの周方向の両端２２ｅよりも周方向の内側に配置される。すなわち、空隙部２８は、平面部２２ａの周方向の両端２２ｅよりも、平面部２２ａにおける周方向の中央部側に配置される。平面部２２ａの周方向の両端２２ｅは、マグネット部２５の径方向内側面２５ｂの周方向の両端部と接触する。平面部２２ａの周方向の両端２２ｅは、マグネット部２５の径方向内側面２５ｂの周方向の両端部に、径方向内側から接触する。本実施形態によれば、空隙部２８により上述の作用効果が得られつつ、平面部２２ａの周方向の両端２２ｅにより、マグネット部２５を安定して支持できる。すなわち、マグネット部２５が、平面部２２ａの周方向の両端２２ｅに支持されることにより固定しやすくなり、ガタついたり傾いたりすることが抑制される。

空隙部２８は、第１ロータコア２２の径方向外端部に配置され、第２ロー
タコア２３の径方向外端部には配置されない。本実施形態では、空隙部２８が、ロータコア２７の径方向外端部の平面部２２ａ，２３ａのうち、第１ロータコア２２の平面部２２ａにのみ配置される。空隙部２８は、平面部２２ａにおいて軸方向の全長にわたって延びる。本実施形態によれば、第１ロータコア２２の径方向外側面に設けられるマグネット部２５と、第２ロータコア２３の径方向外側面に設けられるマグネット部２５とを、部品共通化しつつ、第１ロータコア２２のマグネット部２５においては実際の曲率と異なる曲率を模擬できる。これにより、第１の部分Ｓ１に発生するトルクリップルの波形と、第２の部分Ｓ２に発生するトルクリップルの波形とを、互いに逆位相で生じさせて、合成トルクリップルの波形の変動幅（合成トルクリップルの波形の最大値と最小値との差）を小さく抑えることができる。したがって、モータ１０の製造コストを抑えつつ、トルクリップルを低減できる。

本実施形態では、第１ロータコア２２の平面部２２ａに配置されるマグネット部２５の周方向位置と、第２ロータコア２３の平面部２３ａに配置されるマグネット部２５の周方向位置とが、互いに異なる。つまり、第１ロータコア２２の平面部２２ａのマグネット部２５および第２ロータコア２３の平面部２３ａのマグネット部２５の各周方向位置は、互いにずらされている。本実施形態の例では、第２ロータコア２３の平面部２３ａのマグネット部２５に対して、２つの第１ロータコア２２のうち、上側に位置する一方の第１ロータコア２２の平面部２２ａのマグネット部２５が、周方向一方側にずらされて配置される。また、第２ロータコア２３の平面部２３ａのマグネット部２５に対して、２つの第１ロータコア２２のうち、下側に位置する他方の第１ロータコア２２の平面部２２ａのマグネット部２５が、周方向他方側にずらされて配置される。つまり、各段のマグネット部２５が互いに周方向にずらされて配置されており、マグネット部２５にステップスキューが掛けられている。これにより、第１の部分Ｓ１および第２の部分Ｓ２のそれぞれに発生する各コギングトルクの波形を、互いに逆位相で生じさせて、合成コギングトルクの波形の変動幅（合成コギングトルクの波形の最大値と最小値との差）を小さく抑えることができる。したがって、コギングトルクを低減できる。そして、モータ１０が発する振動および騒音を低減できる。

中心軸Ｊに垂直な横断面において、空隙部２８は、径方向の長さよりも周方向の長さが大きい。本実施形態によれば、ロータコア２７の径方向外端部の剛性を確保しつつ、マグネット部２５の磁束の大きさをコントロールしやすくできる。本実施形態では、横断面において、空隙部２８の径方向の長さが、平面部２２ａが延びる向きに沿って一定である。すなわち、中心軸Ｊに垂直な横断面視で、平面部２２ａは径方向に直交する方向に直線状に延び、この平面部２２ａの延在方向に沿って、空隙部２８の径方向寸法（深さ）は一定である。

空隙部２８は、中心軸Ｊに垂直な横断面の形状が、軸方向に沿って一定である。空隙部２８は、第１ロータコア２２の軸方向の全長にわたって、横断面の形状が一定である。本実施形態によれば、簡素な構造の空隙部２８によって、上述の作用効果が得られる。１種類の電磁鋼板を軸方向に積層させることにより第１ロータコア２２を構成でき、ロータコア２７の構造を簡素化できる。

マグネットホルダ２６は、ロータコア２７の径方向外側面に設けられる。マグネットホルダ２６は、周方向に隣り合う一対のマグネット部２５同士の間に位置して、軸方向に延びる。マグネットホルダ２６は、ロータコア２７の径方向外側面に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。マグネットホルダ２６は、第１ロータコア２２の径方向外側面と、第２ロータコア２３の径方向外側面とに、それぞれ設けられる。マグネットホルダ２６は、溝部２２ｃ，２３ｃに沿って延びる。マグネットホルダ２６は、非磁性部材である。本実施形態では、マグネットホルダ２６が樹脂製である。マグネットホルダ２６は、例えば、溶融した樹脂をロータコア２７とともにインサート成形し固化することにより形成される。ただしこれに限らず、マグネットホルダ２６は、組み立てによりロータコア２７に取り付けられてもよい。

マグネットホルダ２６は、アンカー部２６ａと、押さえ部２６ｂと、を有する。アンカー部２６ａは、例えば、溶融した樹脂を溝部２２ｃ，２３ｃに充填し固化することにより形成される。アンカー部２６ａは、軸方向に延びる。アンカー部２６ａは、径方向内側へ向かうにしたがい周方向の幅が大きくなる部分を有する。アンカー部２６ａは、溝部２２ｃ，２３ｃに嵌合する。

押さえ部２６ｂは、アンカー部２６ａよりも径方向外側に位置して、アンカー部２６ａと繋がる。押さえ部２６ｂは、マグネットホルダ２６の径方向外側の端部に配置される。押さえ部２６ｂは、アンカー部２６ａに対して、周方向の両側（一方側および他方側）に向けてそれぞれ突出する。押さえ部２６ｂは、板面が径方向を向く板状である。押さえ部２６ｂは、軸方向に延びる。押さえ部２６ｂは、平面部２２ａ，２３ａの径方向外側に、平面部２２ａ，２３ａとの間に間隔をあけて配置される。径方向から見て、押さえ部２６ｂと、平面部２２ａ，２３ａとは、重なって配置される。押さえ部２６ｂは、マグネット部２５に径方向外側から接触する。すなわち、押さえ部２６ｂの径方向内側を向く板面は、マグネット部２５の径方向外側面２５ａに接触する。押さえ部２６ｂの径方向内側を向く板面は、マグネット部２５の径方向外側面２５ａのうち、少なくとも周方向の端部と接触する。マグネット部２５は、平面部２２ａ，２３ａと押さえ部２６ｂとの間に、例えば軸方向に圧入される。

本実施形態によれば、マグネットホルダ２６により、マグネット部２５を径方向外側から押さえることができ、マグネット部２５の径方向外側への移動を抑制できる。本実施形態のように、平面部２２ａの周方向の両端２２ｅおよび平面部２３ａの周方向の両端が、それぞれ、マグネット部２５の径方向内側面２５ｂの周方向の両端部に対して径方向内側から接触する場合には、溝部２２ｃ，２３ｃを周方向の小さなスペースにおいてくさび状に構成することが容易となり、より好ましい。すなわち、周方向に隣り合う平面部２２ａ，２３ａ同士の隙間を小さく抑えつつ、この隙間にくさび状の溝部２２ｃ，２３ｃおよびマグネットホルダ２６を配置しやすい。

図１に示すように、ステータ３０は、ステータコア３１と、インシュレータ３０Ｚと、複数のコイル３０Ｃと、を有する。ステータコア３１は、中心軸Ｊを中心とする環状である。ステータコア３１は、ロータ２０の径方向外側においてロータ２０を囲む。ステータコア３１は、ロータ２０と径方向に隙間をあけて対向する。すなわち、ステータ３０は、ロータ２０と径方向に隙間をあけて対向する。ステータコア３１は、例えば、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成される積層鋼板である。

ステータコア３１は、コアバック３１ａと、複数のティース３１ｂと、を有する。つまり、ステータ３０は、コアバック３１ａと、複数のティース３１ｂと、を有する。コアバック３１ａは、中心軸を中心とする環状である。コアバック３１ａの径方向外側面は、ハウジング１１の周壁部の内周面と直接または間接的に固定される。ティース３１ｂは、コアバック３１ａの径方向内側面３１ｃから径方向内側に延びる。複数のティース３１ｂは、コアバック３１ａの径方向内側面３１ｃに、周方向に互いに間隔をあけて配置される。本実施形態では、複数のティース３１ｂが、周方向に等間隔に配列する。複数のティース３１ｂは、マグネット部２５と径方向に対向する。すなわち、ティース３１ｂの径方向内側面は、第１ロータコア２２のマグネット部２５の径方向外側面２５ａおよび第２ロータコア２３のマグネット部２５の径方向外側面２５ａに、径方向外側から対向する。

インシュレータ３０Ｚは、ステータコア３１に装着される。インシュレータ３０Ｚは、ティース３１ｂを覆う部分を有する。インシュレータ３０Ｚの材料は、例えば樹脂などの絶縁材料である。

コイル３０Ｃは、ステータコア３１に取り付けられる。複数のコイル３０Ｃは、インシュレータ３０Ｚを介してステータコア３１に装着される。複数のコイル３０Ｃは、インシュレータ３０Ｚを介して各ティース３１ｂに導線が巻き回されることで構成される。

次に、本実施形態のモータ１０を搭載する装置の一例について説明する。本実施形態においては、モータ１０を電動パワーステアリング装置に搭載した例について説明する。

図６に示すように、電動パワーステアリング装置１００は、自動車の車輪の操舵機構に搭載される。電動パワーステアリング装置１００は、操舵力を油圧により軽減する装置である。本実施形態の電動パワーステアリング装置１００は、モータ１０と、操舵軸１１４と、オイルポンプ１１６と、コントロールバルブ１１７と、を備える。

操舵軸１１４は、ステアリング１１１からの入力を、車輪１１２を有する車軸１１３に伝える。オイルポンプ１１６は、車軸１１３に油圧による駆動力を伝えるパワーシリンダ１１５に油圧を発生させる。コントロールバルブ１１７は、オイルポンプ１１６のオイルを制御する。電動パワーステアリング装置１００において、モータ１０は、オイルポンプ１１６の駆動源として搭載される。

本実施形態の電動パワーステアリング装置１００は、本実施形態のモータ１０を備える。このため、上述のモータ１０と同様の効果を奏する電動パワーステアリング装置１００が得られる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。

前述の実施形態では、ロータコア２７に、第１の部分Ｓ１および第２の部分Ｓ２が、軸方向に並んで計３つ配置され、第１ロータコア２２および第２ロータコア２３が軸方向に交互に並んで計３つ配置される例を挙げたが、これに限らない。ロータコア２７に、第１の部分Ｓ１および第２の部分Ｓ２が、軸方向に交互に並んで同じ数ずつ配置されてもよい。この場合、第１ロータコア２２および第２ロータコア２３が、軸方向に交互に並んで同じ数ずつ配置される。すなわち、第１ロータコア２２の数と第２ロータコア２３の数との和が偶数となり、かつ第１ロータコア２２と第２ロータコア２３とが軸方向に交互に配列する。これにより、トルクリップルを低減できるという上述の作用効果が、より安定して得られやすくなる。なお、第１ロータコア２２および第２ロータコア２３が、軸方向に並んで１つずつ配置されてもよい。この場合、より簡単な構造によって、上述の作用効果が得られる。

前述の実施形態では、軸方向に隣り合う複数のマグネット部２５にステップスキューが掛けられているが、特にコギングトルクの低減が要求されない場合には、ステップスキューは掛けられなくてもよい。すなわちこの場合、軸方向から見て、第１ロータコア２２のマグネット部２５の周方向の中心部と、第２ロータコア２３のマグネット部２５の周方向の中心部とが、互いに重なって配置される。また、軸方向から見て、複数の第１ロータコア２２のマグネット部２５の周方向の中心部同士が、互いに重なって配置される。

前述の実施形態では、中心軸Ｊに垂直な横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率半径が、仮想円ＶＣの半径よりも小さい例を挙げたが、これに限らない。中心軸Ｊに垂直な横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａが、径方向外側面２５ａの周方向の全域にわたって、仮想円ＶＣ上に位置してもよい。つまり横断面において、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率半径と、仮想円ＶＣの半径とが、互いに同じでもよい。この場合、マグネット部２５をより直方体に近づけ
ることができ、マグネット部２５の材料歩留まりがより向上する。

前述の実施形態では、径方向から見て、空隙部２８が、マグネット部２５の径方向外側面２５ａのうち周方向の両端部と重なる位置に、それぞれ配置される例を挙げたが、これに限らない。空隙部２８は、径方向から見て、マグネット部２５の径方向外側面２５ａのうち周方向一方側の端部と重なる位置にのみ配置されてもよい。空隙部２８は、径方向から見て、マグネット部２５の径方向外側面２５ａのうち周方向他方側の端部と重なる位置にのみ配置されてもよい。

前述の実施形態では、平面部２２ａのうち、径方向から見てマグネット部２５の径方向外側面２５ａの周方向の端部と重なる位置に、空隙部２８が１つ配置される例を挙げたが、これに限らない。平面部２２ａのうち、径方向から見てマグネット部２５の径方向外側面２５ａの周方向の端部と重なる位置に、空隙部２８が複数配置されてもよい。

前述の実施形態では、中心軸Ｊに垂直な横断面において、空隙部２８の径方向の長さが、平面部２２ａが延びる向きに沿って一定である例を挙げたが、これに限らない。図７に示す変形例のように、中心軸Ｊに垂直な横断面において、空隙部２８の径方向の長さが、平面部２２ａの周方向の外側に向かうにしたがい大きくなってもよい。図示の例では、横断面において、空隙部２８が略三角形状である。なお空隙部２８は、横断面において、三角形状以外の例えば台形状等であってもよい。この変形例の場合、空隙部２８によって、マグネット部２５の周方向の端部において磁束をより弱めやすい。したがって、マグネット部２５の周方向の端部の曲率を小さく抑えつつ、曲率を大きくした場合と同様の作用効果がより効果的に得られやすい。

また、図８に示す変形例のように、中心軸Ｊに垂直な横断面において、空隙部２８の径方向の長さが、平面部２２ａの周方向の外側に向かうにしたがい小さくなってもよい。図示の例では、横断面において、空隙部２８が略三角形状である。なお空隙部２８は、横断面において、三角形状以外の例えば台形状等であってもよい。この変形例の場合、平面部２２ａの周方向の端部の剛性が、空隙部２８を設けたことで低下することを抑制できる。したがって、平面部２２ａによってマグネット部２５をより安定して支持できる。

また、図９に示す変形例のように、空隙部２８は、ロータコア２７の径方向外端部において、平面部２２ａよりも径方向内側に位置する孔であってもよい。この場合、空隙部２８は、第１ロータコア２２を軸方向に貫通する孔である。すなわち、空隙部２８は、平面部２２ａに配置されて径方向内側に窪む凹部、および、平面部２２ａよりも径方向内側に位置する孔のいずれかであればよい。空隙部２８が、平面部２２ａよりも径方向内側に位置する孔である場合、空隙部２８によってマグネット部２５の磁束を部分的に弱める機能が得られつつ、平面部２２ａの面積が大きく確保されて、マグネット部２５が平面部２２ａに安定して支持される。

前述の実施形態では、空隙部２８の横断面の形状が、軸方向に沿って一定である例を挙げたが、これに限らない。空隙部２８は、中心軸Ｊに垂直な横断面の形状が、軸方向の各部で互いに異なってもよい。この場合、マグネット部２５の径方向外側面２５ａの曲率が軸方向の各部で変化させられた構成と同様の作用効果を得ることができる。よって多種多様なモータ仕様の要求により対応しやすい。

前述の実施形態では、モータ１０が電動パワーステアリング装置１００に搭載される一例を挙げたが、これに限らない。モータ１０は、例えば、ポンプ、ブレーキ、クラッチ、掃除機、ドライヤ、シーリングファン、洗濯機および冷蔵庫などの多様な機器に用いることができる。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例およびなお書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。

１０…モータ、２０…ロータ、２１…シャフト、２２…第１ロータコア、２２ａ，２３ａ…平面部、２２ｃ，２３ｃ…溝部、２２ｅ…平面部の周方向の両端、２３…第２ロータコア、２５…マグネット部、２５ａ…マグネット部の径方向外側面、２５ｂ…マグネット部の径方向内側面、２６…マグネットホルダ、２６ａ…アンカー部、２６ｂ…押さえ部、２７…ロータコア、２８…空隙部、３０…ステータ、１００…電動パワーステアリング装置、Ｊ…中心軸、Ｓ１…第１の部分、Ｓ２…第２の部分

Claims (21)

1. 中心軸を有するシャフトと、
   前記シャフトに固定されるロータコアと、
   前記ロータコアの径方向外側面に、周方向に配列して複数設けられるマグネット部と、
   を備え、
   前記ロータコアは、
   前記ロータコアの径方向外側面に、周方向に並んで複数配置され、それぞれが前記マグネット部の径方向内側面と接触する平面部と、
   前記ロータコアの径方向外端部に、周方向に互いに間隔をあけて複数配置され、軸方向に延びる空隙部と、を有し、
   径方向から見て、前記空隙部は、前記マグネット部の径方向外側面のうち周方向の中央部以外の部分、および前記平面部と重なって配置される、ロータ。
2. 請求項１に記載のロータであって、
   前記空隙部は、前記平面部に配置されて径方向内側に窪む凹部、および、前記平面部よりも径方向内側に位置する孔のいずれかである、ロータ。
3. 請求項１または２に記載のロータであって、
   径方向から見て、前記空隙部は、前記マグネット部の径方向外側面のうち周方向の両端部のいずれかと重なる位置に配置される、ロータ。
4. 請求項３に記載のロータであって、
   径方向から見て、前記空隙部は、前記マグネット部の径方向外側面のうち周方向の両端部と重なる位置に、それぞれ配置される、ロータ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータであって、
   前記中心軸に垂直な横断面において、前記マグネット部の径方向内側面は、直線状であり、
   前記空隙部は、前記平面部の周方向の両端よりも周方向の内側に配置され、
   前記平面部の周方向の両端が、前記マグネット部の径方向内側面の周方向の両端部と接触する、ロータ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータであって、
   
   前記ロータコアは、前記ロータコアの径方向外側面から径方向内側に窪み、軸方向に延びる溝部を有し、
   前記溝部は、周方向に隣り合う一対の前記平面部同士の間に配置されて径方向外側に開口し、径方向外側に向かうにしたがい溝幅が小さくなる、ロータ。
7. 請求項６に記載のロータであって、
   前記ロータコアの径方向外側面に設けられ、周方向に隣り合う一対の前記マグネット部同士の間に位置して軸方向に延びるマグネットホルダを備え、
   前記マグネットホルダは、
   前記溝部に嵌合するアンカー部と、
   前記アンカー部よりも径方向外側に位置して前記アンカー部と繋がり、前記マグネット部に径方向外側から接触する押さえ部と、を有する、ロータ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のロータであって、
   前記ロータコアは、
   軸方向に沿う第１の部分に配置される第１ロータコアと、
   軸方向に沿う前記第１の部分と異なる第２の部分に配置される第２ロータコアと、を有し、
   前記空隙部は、前記第１ロータコアの径方向外端部に配置され、前記第２ロータコアの径方向外端部に配置されない、ロータ。
9. 請求項８に記載のロータであって、
   少なくとも１つの前記第１ロータコアおよび少なくとも１つの前記第２ロータコアが、軸方向に交互に並んで計３つ配置される、ロータ。
10. 請求項８に記載のロータであって、
    前記第１ロータコアおよび前記第２ロータコアが、軸方向に交互に並んで同じ数ずつ配置される、ロータ。
11. 請求項８または１０に記載のロータであって、
    前記第１ロータコアおよび前記第２ロータコアが、軸方向に並んで１つずつ配置される、ロータ。
12. 請求項８〜１１のいずれか一項に記載のロータであって、
    前記第１ロータコアの前記平面部および前記第２ロータコアの前記平面部の各周方向位置が、互いにずらされている、ロータ。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロータであって、
    複数の前記マグネット部は、互いに形状が同じである、ロータ。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載のロータであって、
    前記中心軸に垂直な横断面において、前記空隙部は、径方向の長さよりも周方向の長さが大きい、ロータ。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のロータであって、
    前記中心軸に垂直な横断面において、前記空隙部の径方向の長さは、前記平面部が延びる向きに沿って一定である、ロータ。
16. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のロータであって、
    前記中心軸に垂直な横断面において、前記空隙部の径方向の長さは、前記平面部の周方向の外側に向かうにしたがい大きくなる、ロータ。
17. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のロータであって、
    前記中心軸に垂直な横断面において、前記空隙部の径方向の長さは、前記平面部の周方向の外側に向かうにしたがい小さくなる、ロータ。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のロータであって、
    前記空隙部は、前記中心軸に垂直な横断面の形状が、軸方向に沿って一定である、ロータ。
19. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のロータであって、
    前記空隙部は、前記中心軸に垂直な横断面の形状が、軸方向の各部で互いに異なる、ロータ。
20. 請求項１〜１９のいずれか一項に記載のロータと、
    前記ロータと径方向に隙間をあけて対向するステータと、を備える、モータ。
21. 請求項２０に記載のモータを備える、電動パワーステアリング装置。

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