WO2018123839A1 - ロータ及びモータ - Google Patents

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WO2018123839A1
WO2018123839A1 PCT/JP2017/046058 JP2017046058W WO2018123839A1 WO 2018123839 A1 WO2018123839 A1 WO 2018123839A1 JP 2017046058 W JP2017046058 W JP 2017046058W WO 2018123839 A1 WO2018123839 A1 WO 2018123839A1
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WO
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rotating body
curvature
rotor
radius
magnet
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PCT/JP2017/046058
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明 一円
宏 北垣
裕也 齋藤
小林　千春
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日本電産株式会社
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Priority to US16/473,639 priority patent/US11159067B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H02K1/2781—Magnets shaped to vary the mechanical air gap between the magnets and the stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
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    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
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    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a rotor and a motor.
  • a configuration is adopted in which the rotor is divided into two parts in the axial direction and the arrangement of the permanent magnets in the upper and lower rotors is shifted in the circumferential direction in order to suppress the cogging torque generated when the motor rotates.
  • Patent Document 1 there is a configuration in which a longitudinally divided portion is divided into a first divided body and a second divided body, and a plurality of strips of permanent magnets are arranged in opposite directions in the longitudinal direction.
  • cogging of the motor is suppressed by artificially inclining the boundary between the magnetic poles of the permanent magnet.
  • the shape of the permanent magnet on the surface of the inner rotor is special, so that the flow of magnetic flux becomes complicated and it is difficult to obtain suitable magnetic characteristics.
  • An exemplary first invention of the present invention is a rotor having a first rotating body and a second rotating body arranged along a central axis extending in the vertical direction.
  • the first rotating body includes a cylindrical first rotor core centered on the central axis, and a plurality of first magnets arranged in the circumferential direction.
  • the outer surface of the first rotating body has a plurality of first outer surfaces that are curved in an arc shape in a plan view and are arranged in the circumferential direction.
  • the first outer surface is an outer surface of the first magnet or an outer surface of the first rotor core.
  • the second rotating body is located on the lower side in the axial direction than the first rotating body, and has a cylindrical second rotor core centered on the central axis, and a plurality of second magnets arranged in the circumferential direction.
  • the outer surface of the second rotating body has a plurality of second outer surfaces that are curved in an arc shape in a plan view and arranged in the circumferential direction.
  • the second outer surface is an outer surface of the second magnet or an outer surface of the second rotor core, and the radius of curvature of the first outer surface is different from the radius of curvature of the second outer surface.
  • the torque ripple generated when the motor including the rotor is driven is reduced by making the curvature radii of the first outer surface and the second outer surface different.
  • the shape of the magnet becomes relatively simple, so that the flow of magnetic flux is prevented from becoming complicated, and suitable magnetic characteristics are obtained. It can be configured to be easy to obtain.
  • the magnet can be formed into a simple shape such as a rectangular parallelepiped, so that a suitable magnetic characteristic can be easily obtained. Can do.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a motor.
  • FIG. 2 is a sectional view of the motor.
  • FIG. 3 is a perspective view of the rotor in the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the first magnet in the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the second magnet in the embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view of the rotor in the first modification.
  • FIG. 7 is a perspective view of the rotor in the second modification.
  • FIG. 8 is a perspective view of the rotor in the third modification.
  • FIG. 9 is a perspective view of the rotor in the fourth modification.
  • FIG. 10 is a perspective view of the rotor in the fifth modification.
  • FIG. 11 is a perspective view of the rotor in the fifth modification.
  • C is the central axis of rotation of the rotor in the motor.
  • the direction in which the central axis C extends is the vertical direction.
  • the vertical direction in the present specification is merely a term used for explanation, and does not limit the actual positional relationship or direction. That is, the direction of gravity is not necessarily downward.
  • the direction parallel to the motor rotation axis is referred to as “axial direction”
  • the direction orthogonal to the motor rotation axis is referred to as “radial direction”
  • the direction along the arc centering on the motor rotation axis is referred to as “circumferential direction”.
  • Each is referred to as a “direction”.
  • extending in the axial direction includes not only the state of extending in the axial direction but also the state of extending in a direction inclined by less than 45 degrees with respect to the axial direction.
  • extending in the radial direction includes not only the state of extending in the radial direction but also the state of extending in a direction inclined by less than 45 degrees with respect to the radial direction.
  • the “straight line” includes a straight line segment without unevenness and a line segment with some unevenness or curvature.
  • “same” or “same” includes not only the completely same thing but also those having a slight difference enough to achieve the gist of the invention.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a motor 1 of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor 1.
  • the motor 1 includes a housing 2, a rotor 3, a stator 4, a shaft 5, an upper bearing 61, a lower bearing 62, and a bearing holder 7.
  • the housing cylinder portion 21, the housing bottom portion 22, and the shaft 5 are visually recognized from the outside.
  • the housing 2 has a housing cylinder portion 21 and a housing bottom portion 22.
  • the housing 2 is made of a conductive material such as metal.
  • the housing 2 accommodates the rotor 3, the stator 4, the shaft 5, the upper bearing 61, the lower bearing 62, and the bearing holder 7. Note that “accommodating” includes both the case where the entire object to be stored is located inside the stored object and the case where a part of the object to be stored is positioned inside the stored object.
  • the housing 2 is open on the upper side.
  • the housing tube portion 21 has a cylindrical shape centered on the central axis C.
  • a substantially disc-shaped bearing holder 7 is disposed in the housing cylindrical portion 21.
  • the inner peripheral surface of the housing cylindrical portion 21 is in contact with the outer peripheral surface of the bearing holder 7 and the outer peripheral surface of the stator 4.
  • the housing cylinder portion 21 is fixed to the bearing holder 7 and the stator 4.
  • the shape of the housing tube portion 21 is not necessarily cylindrical, and may be any shape such as a box shape as long as the stator 4 and the bearing holder 7 can be fixed to the inner peripheral surface. Further, the housing tube portion 21 may have a shape combining a cylindrical shape and other shapes such as a box shape.
  • the inner peripheral surface of the housing cylinder portion 21 may not be in contact with the stator 4 and the bearing holder 7 over the entire periphery, and a part of the inner peripheral surface may be in contact with the stator 4 and the bearing holder 7.
  • the structure which the housing cylinder part 21 and the bearing holder 7 do not necessarily contact may be sufficient, for example, the structure by which the bearing holder 7 is arrange
  • the housing 2 does not necessarily contain the bearing holder 7.
  • the housing bottom 22 is disposed below the stator 4.
  • the housing bottom 22 supports the lower bearing 62.
  • the housing bottom 22 has an output shaft hole 23 that passes through the housing bottom 22 in the axial direction and through which the shaft 5 is inserted.
  • the housing 2 is a separate member from the bearing holder 7.
  • the housing tube portion 21 and the bearing holder 7 may be a single member, and the housing bottom portion 22 may be a separate member. Further, the housing tube portion 21, the housing bottom portion 22, and the bearing holder 7 may be separate members.
  • the bearing holder 7 has a disk shape.
  • the bearing holder 7 is disposed on the upper side of the stator 4.
  • the bearing holder 7 has an opening 71 around the central axis C.
  • the opening 71 is a through hole that penetrates the bearing holder 7 in the axial direction. At least a part of the shaft 5 is located inside the opening 71.
  • the bearing holder 7 supports the upper bearing 61.
  • the outer peripheral surface of the bearing holder 7 is in contact with the inner peripheral surface of the housing cylindrical portion 21, and the bearing holder 7 is fixed to the housing cylindrical portion 21.
  • the bearing holder 7 is fixed to the housing tube portion 21 by shrink fitting.
  • the bearing holder 7 may be fixed to the housing tube portion 21 by other methods such as press fitting.
  • the stator 4 is disposed inside the housing 2 and on the radially outer side of the rotor 3 so as to face the rotor 3. That is, the stator 4 surrounds the rotor 3 in the circumferential direction.
  • the stator 4 includes a stator core (not shown), an insulator 41, and a coil 42.
  • the stator core is formed by a laminated steel plate in which electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction.
  • the stator core has an annular shape centered on the central axis C.
  • the insulator 41 is formed of an insulator such as resin and is attached to the stator core.
  • the coil 42 is constituted by a conducting wire wound around the stator core via the insulator 41.
  • the outer peripheral surface of the stator 4 is fixed to the inner peripheral surface of the housing 2.
  • the upper bearing 61 and the lower bearing 62 of the motor 1 are ball bearings.
  • the upper bearing 61 and the lower bearing 62 support the shaft 5 so as to be rotatable around the central axis C in the circumferential direction.
  • the upper bearing 61 is supported by the bearing holder 7.
  • the lower bearing 62 is supported by the housing bottom 22.
  • the upper bearing 61 and the lower bearing 62 may be other types of bearings than ball bearings.
  • the upper bearing 61 and the lower bearing 62 are pointed out and collectively referred to as bearings. That is, the bearing including the upper bearing 61 and the lower bearing 62 rotatably supports the shaft 5 and the rotor 3.
  • FIG. 3 is a perspective view of the rotor 3 of the present embodiment.
  • the rotor 3 includes a first rotating body 31 and a second rotating body 32 arranged along the central axis C.
  • the first rotating body 31 is positioned on the upper side in the axial direction with respect to the second rotating body 32
  • the second rotating body 32 is positioned on the lower side in the axial direction with respect to the first rotating body 31.
  • the first rotating body 31 and the second rotating body 32 may be in contact with each other or may be slightly separated from each other.
  • the holder is made of resin. In addition, it may replace with a holder and the structure which hold
  • the first rotating body 31 has a first rotor core 311 and the second rotating body 32 has a second rotor core (not shown).
  • the first rotating body 31 has a first magnet 312, and the second rotating body 32 has a second magnet 322.
  • the first rotating body 31 and the second rotating body 32 face each other in the axial direction.
  • the first magnet 312 and the second magnet 322 are each a permanent magnet.
  • the shapes of the first rotor core and the second rotor core are the same and are not shown.
  • first rotating body 31 and the second rotating body 32 will be specifically described. However, since the first rotating body 31 and the second rotating body 32 have a similar configuration, only one of the common parts of the first rotating body 31 and the second rotating body 32 will be specifically described, and the other A specific description may be omitted.
  • the first rotor core 311 of the first rotating body 31 and the second rotor core of the second rotating body 32 have a shaft through hole 311a at a position including the central axis C.
  • the first rotor core 311 of the first rotating body 31 and the second rotor core rod of the second rotating body 32 have a plurality of through holes 311b on the radially outer side of the shaft through hole 311a.
  • the plurality of through-holes 311b are eight, which is the same as the number of surfaces around the first rotor core 311.
  • the first rotor core 311 has a cylindrical shape, for example, a polygonal column shape.
  • a cross section in a plane perpendicular to the axial direction of the first rotor core 311 is a polygon such as a regular octagon.
  • the first rotor core 311 is not necessarily limited to the polygonal column shape, and may be a columnar shape or other shapes. In the present embodiment, since the shapes of the first rotor core and the second rotor core are the same, illustration is omitted.
  • the first rotating body 31 and the second rotating body 32 are displaced from each other in the circumferential direction. Therefore, the shaft through holes 311a of the first rotor core 311 and the second rotor core are communicated with each other between the first rotating body 31 and the second rotating body 32, but the through holes 311b are connected with the first rotating body 31 and the second rotor 31. It does not necessarily communicate with the rotating body 31. Further, the apex of the first magnet 312 of the first rotating body 31 and the apex of the second magnet 322 of the second rotating body 32 are at different positions in the circumferential direction.
  • the first magnet 312 and the first rotor core 311 of the first rotating body 31 are shifted in the circumferential direction by a phase angle ⁇ with respect to the second magnet 322 and the second rotor core of the second rotating body 32.
  • the fact that the circumferential positions of the first rotating body 31 and the second rotating body 32 are shifted may be referred to as “having a skew”.
  • the first magnet 312 or the second magnet 322 that reaches the predetermined position in the circumferential direction first is referred to as one side in the circumferential direction, and the predetermined position in the circumferential direction.
  • the first magnet 312 or the second magnet 322 that arrives later is referred to as the other side in the circumferential direction.
  • a predetermined angle at which the second rotating body is shifted to one side in the circumferential direction with respect to the first rotating body is referred to as an advance side
  • a predetermined angle at which the second rotating body is shifted to the other side in the circumferential direction is referred to as a retarding side.
  • the circumferential displacement of the first rotating body 31 relative to the second rotating body 32 is in the circumferential direction of the first rotating body 31 relative to the second rotating body 32 in the direction opposite to the rotating direction.
  • the first magnet 312 of the first rotating body 31 is on one side in the circumferential direction with respect to the second magnet 322 of the second rotating body 32.
  • the second magnet 322 of the second rotating body 32 is on the other side in the circumferential direction with respect to the first magnet 312 of the first rotating body 31.
  • a plurality of first magnets 312 arranged in the circumferential direction are arranged on the outer peripheral surface of the first rotor core 311. As shown in FIG. 3, the plurality of first magnets 312 are disposed on the outer peripheral surface of the polygonal first rotor core 311, for example. In the rotor 3 of FIG. 3, the number of the first magnets 312 is eight.
  • a plurality of second magnets 322 arranged in the circumferential direction are arranged on the outer peripheral surface of the second rotor core. The first magnet 312 and the second magnet 322 are the same number. That is, the number of second magnets 322 is eight.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the first magnet 312 in a plane orthogonal to the axial direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the second magnet 322 in a plane orthogonal to the axial direction.
  • the first magnet 312 has a first outer surface 312a, a first inner surface 312b, and a first connecting surface 312c.
  • the first magnet 312 is in contact with the first rotor core 311 on the first inner surface 312b.
  • the first inner side surface 312 b is linear and is in contact with the outer peripheral surface of the first rotor core 311.
  • the first connection surface 312c is located between the circumferential directions of the first outer surface 312a and is linear.
  • the first connection surface 312c is located between the first magnets 312 arranged adjacent to each other.
  • the first magnets 312 arranged adjacent to each other are separated from the first connecting surface 312c.
  • the first outer surface 312a of the first magnet 312 is curved in an arc shape in a plan view on a plane orthogonal to the axial direction. That is, the first outer surface 312a is a curved surface having a circular arc cross section.
  • the first outer surface 312a has a predetermined radius of curvature R1.
  • the second magnet 322 has a second outer surface 322a, a second inner surface 322b, and a second connecting surface 322c.
  • the second magnet 322 is in contact with the second rotor core on the second inner surface 322b.
  • the second inner surface 322b is linear and is in contact with the outer peripheral surface of the second rotor core.
  • the 2nd connection surface 322c is located between the circumferential directions of the 2nd outer side surface 322a, and is linear.
  • the 2nd connection surface 322c exists in the position which mutually opposes in the 2nd magnet 322 arranged adjacently. In the second magnets 322 arranged adjacent to each other, the second connecting surfaces 322c are separated from each other.
  • the second outer surface 322a of the second magnet 322 is curved in an arc shape in plan view on a plane orthogonal to the axial direction. That is, the second outer surface 322a is a curved surface having a circular cross section.
  • the second outer surface 322a has a predetermined radius of curvature R2.
  • each of the first magnet 312 and the second magnet 322 has a shape in which the first outer surface 312a and the second outer surface 322a are curved in an arc shape, and thus has a special outer peripheral surface. As compared with the above, it is possible to prevent the flow of magnetic flux from being complicated when the motor 1 is rotated. Therefore, it becomes a structure which is easy to obtain a suitable magnetic characteristic at the time of rotation of the motor 1.
  • the curvature radius R1 of the first outer surface 312a of the first magnet 312 is different from the curvature radius R2 of the second outer surface 322a of the second magnet 322. Specifically, the curvature radius R1 of the first outer surface 312a is smaller than the curvature radius R2 of the second outer surface 322a. That is, the second outer surface 322a is curved more gently than the first outer surface 312a. In addition, since the distance from the central axis C of the outermost peripheral position of each of the first outer surface 312a and the second outer surface 322a is made equal, the second connecting surface 322c is longer than the first connecting surface 312c.
  • the center of curvature of the first outer surface 312a of the first magnet 312, the center of curvature of the second outer surface 322a of the second magnet 322, and the central axis C are different from each other.
  • the distance R from the central axis C to the outermost peripheral position of the first rotor core 311, the radius of curvature R1 of the first outer surface 312a, and the radius of curvature R2 of the second outer peripheral surface 322a are different from each other.
  • the distance R from the central axis C to the outermost circumferential position of the first rotor core 311 is larger than the radius of curvature R1 of the first outer surface 312a and smaller than the radius of curvature R2 of the second outer circumferential surface 322a.
  • the first rotor core 311 of the first rotating body 31 and the second rotor core rod of the second rotating body 32 have groove portions 311c that are cut out radially inward.
  • the groove 311c is positioned between the first magnets 312 and the second magnets 322 arranged adjacent to each other in the circumferential direction, and extends in the axial direction in which the first rotor cores 311 are stacked.
  • the 1st rotary body 31 and the 2nd rotary body 32 are hold
  • the first rotor core 311 and the first magnet 312 of the first rotating body 31 are stably held by the holder even during rotation.
  • the first magnet 312 may have a shape that includes the first outer surface 312a and the first inner surface 312b and does not have the first connecting surface 312c.
  • the second magnet 322 may have a shape that includes the second outer surface 322a and the second inner surface 322b but does not include the second connecting surface 322c.
  • the first inner side surface 312b of the first magnet 312 is not linear but extends along the outer peripheral surface of the first rotor core 311. It may be a curved shape such as a bow. Further, the first inner side surface 312b may have a shape having a straight portion and a curved portion.
  • the radius of curvature of the first outer surface 312a of the first rotating body 31 and the radius of curvature of the second outer surface 322a of the second rotating body 32 are different. Therefore, it is possible to design the torque ripple generated in the first rotating body 31 and the torque ripple generated in the second rotating body 32 to have opposite phases. By making the torque ripples generated in the first rotating body 31 and the second rotating body 32 in opposite phases, the torque ripples are canceled out. That is, it is possible to reduce torque ripple generated when the motor 1 including the rotor 3 is driven. If the torque ripple generated in the first rotating body 31 and the torque ripple generated in the second rotating body 32 can be canceled out, the torque ripple generated in the first rotating body 31 and the second rotating body 32 is reduced. The phase is not necessarily reversed.
  • the cogging torque generated when the motor 1 including the rotor 3 is driven can be reduced.
  • a rotating body having a small curvature radius on the outer surface has a small cogging torque and excellent robustness. Therefore, by arranging a rotating body having a small radius of curvature of the outer surface on one side in the circumferential direction in the rotational direction, a configuration with low cogging torque and excellent robustness can be achieved.
  • the radius of curvature R1 of the first outer surface 312a of the first magnet 312 on one side in the circumferential direction in the rotational direction is the radius of curvature of the second outer surface 322a of the second magnet 322 on the other side in the circumferential direction. It is smaller than R2.
  • the torque ripple to generate changes with the case where the rotor 3 rotates to one direction with respect to the stator 4, and the case where it rotates to a reverse direction. Therefore, it is particularly effectively applied to a motor that rotates in one direction.
  • the motor 1 is not limited to the embodiment as described above, and includes various forms that can be considered from the embodiment.
  • the motor 1 may have the following modified configuration.
  • descriptions of configurations and functions similar to those of the embodiment will be omitted, and differences from the embodiments will be mainly described.
  • description about one rotary body may be performed and description about another rotary body may be abbreviate
  • FIG. 6 is a perspective view of the rotor 130 in one modification according to the present invention.
  • the rotor 130 of the present modification has two rotating bodies, a first rotating body 131 and a second rotating body 132 arranged along the central axis C.
  • the first rotating body 131 is positioned on the upper side in the axial direction with respect to the second rotating body 132
  • the second rotating body 132 is positioned on the lower side in the axial direction with respect to the first rotating body 131.
  • the first rotating body 131 includes a cylindrical first rotor core 311 centered on the central axis C and a first magnet 1312.
  • the first rotor core 311 includes a first inner core portion 311d, a first outer core portion 1313, and a first connecting portion 311e.
  • the first inner core portion 311d is located on the radially inner side from the first magnet 1312.
  • the first outer core portion 1313 is located on the radially outer side than the first magnet 1312.
  • the first outer core portion 1313 has a first outer side surface 1313 a that faces the stator 4.
  • the first rotor core 311 includes a first connecting portion 311e that connects the first inner core portion 311d and the first outer core portion 1313 between the first inner core portion 311d and the first outer core portion 1313.
  • the first connecting part 311e is located between the first magnets 312 arranged adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the first rotating body 131 includes a first magnet 1312 between the first inner core portion 311d and the first outer core portion 1313. That is, the first rotor core 311 holds the first magnet 1312. The first magnet 1312 is inserted into a through-hole extending in the axial direction of the first rotor core 311 to be in the state shown in FIG.
  • the first magnet 1312 is a rectangular parallelepiped permanent magnet. Since the first magnet 1312 is a rectangular parallelepiped, it can be manufactured relatively easily and at a lower cost than a magnet whose outer surface is curved in an arc shape. In addition, since the rectangular magnet does not need to be processed, the cuboid magnet can be manufactured with higher dimensional accuracy than a case where a flat surface is processed into a curved surface. Therefore, the separation distance between the rotor 130 and the stator 4 can be adjusted more accurately. Thereby, variation in torque generated in the motor 1 including the rotor 130 can be suppressed.
  • the first outer surface 1313a of the first rotating body 131 is curved in an arc shape in a plan view on a plane orthogonal to the axial direction. That is, the first outer surface 1313a is a curved surface having a circular cross section.
  • the first outer surface 1313a has a predetermined radius of curvature R1.
  • the second rotating body 132 has a second outer core portion 1323 similarly to the first rotating body 131.
  • the second outer core portion 1323 has a second outer surface 1323 a that faces the stator 4.
  • the second outer surface 1323a of the second rotating body 132 is curved in an arc shape in a plan view on a plane orthogonal to the axial direction. That is, the second outer surface 1323a is a curved surface having a circular arc cross section.
  • the first outer surface 1323a has a predetermined radius of curvature R2.
  • the first rotating body 131 and the second rotating body 132 are displaced from each other in the circumferential direction. Therefore, similarly to the rotor 3 of the embodiment, cogging generated when the motor 1 including the rotor 130 is driven can be reduced.
  • the radius of curvature R1 of the first outer surface 1323a of the first rotating body 131 and the radius of curvature R2 of the second outer surface 1323a of the second rotating body 132 are different from each other. Therefore, similarly to the embodiment, the torque ripple generated in the first rotating body 131 and the torque ripple generated in the second rotating body 132 can be designed to have opposite phases. Thereby, torque ripple can be reduced.
  • the rotor of the present invention can be applied not only to the so-called SPM (Surface Permanent Magnet) motor as in the embodiment but also to the so-called IPM (Inner Permanent Magnet) motor as in this modification.
  • SPM Surface Permanent Magnet
  • IPM Inner Permanent Magnet
  • the number of magnetic pole portions of the magnet and the number of outer surfaces are the same in each rotor.
  • the number of magnetic pole portions is the same as the number of teeth included in the stator 4.
  • the number of magnets and the number of outer surfaces are the same, but when the magnet forms a plurality of magnetic pole parts, the number of magnets is more than the number of magnets. Increase the number of sides.
  • the magnetic pole part when one magnetic pole part is comprised with a some magnet, the number of an outer surface becomes smaller than the number of magnets.
  • the magnetic pole part here contains what comprises a magnetic pole part by what is called a pseudo salient pole in which the rotor core located between adjacent magnets comprises a magnetic pole.
  • the magnetic pole part includes a case where one magnetic pole part is constituted by a magnet group constituted by one magnet or a plurality of magnets.
  • the rotor 230 of the present modification is a rotor used for a so-called IPM motor, similarly to the rotor 130 of the first modification, but the configuration of each rotating body is different. However, the configuration of this modification can also be applied to a rotor used in a so-called SPM motor.
  • FIG. 7 is a perspective view of the rotor 230 in one modification according to the present invention.
  • the rotor 230 according to this modification includes two rotating bodies, a first rotating body 231 and a second rotating body 232 arranged along the central axis C.
  • the first rotating body 231 is positioned on the upper side in the axial direction with respect to the second rotating body 232, and the second rotating body 232 is positioned on the lower side in the axial direction with respect to the first rotating body 231.
  • the first rotating body 231 and the second rotating body 232 are displaced from each other in the circumferential direction. Therefore, similarly to the rotor 3 of the embodiment, cogging generated when the motor 1 including the rotor 230 is driven can be reduced.
  • the first rotor core 311 holds a first magnet 2312 that is a rectangular parallelepiped extending in the axial direction.
  • a first outer core portion 2313 is located on the radially outer side of the first magnet 2312.
  • the shape of the outer surface of the first outer core portion 2313 is different between the upper side and the lower side in the axial direction.
  • the first outer core portion 2313 has a first outer surface 2313a positioned on the upper side in the axial direction and a second outer surface 2313b positioned on the lower side in the axial direction.
  • the first outer surface 2313a is curved in an arc shape in plan view on a plane orthogonal to the axial direction. That is, the first outer surface 2313a is a curved surface having an arcuate cross section.
  • the first outer surface 2313a has a predetermined radius of curvature R1.
  • the second outer surface 2313b is curved in an arc shape in a plan view on a plane orthogonal to the axial direction. That is, the second outer surface 2313b is a curved surface having a circular arc cross section. The second outer surface 2313b has a predetermined radius of curvature R2.
  • the second rotator 232 has the same configuration as the first rotator 231.
  • the second outer core portion 2323 of the second rotating body 232 includes a third outer surface 2323a located on the upper side in the axial direction and a fourth outer surface 2323b located on the lower side in the axial direction.
  • the third outer surface 2323a and the fourth outer surface 2323b are curved in an arc shape in plan view on a plane orthogonal to the axial direction. That is, the third outer surface 2323a and the fourth outer surface 2323b are curved surfaces having a circular cross section.
  • the third outer surface 2323a and the fourth outer surface 2323b have predetermined curvature radii R2 and R1, respectively.
  • the radius of curvature of the first outer surface 2313a and the radius of curvature of the fourth outer surface 2323b are the same R1, and the radius of curvature of the second outer surface 2313b and the radius of curvature of the third outer surface 2323a are R2. .
  • the curvature radius R1 is smaller than the curvature radius R2. That is, the second outer surface 2313b and the third outer surface 2323a are curved more gently than the first outer surface 2313a and the fourth outer surface 2323b.
  • the rotor 230 can be configured symmetrically in the axial direction. Therefore, since the same torque ripple is obtained regardless of which direction the motor 1 rotates, a configuration in which the torque ripple can be stably suppressed without depending on the rotation direction can be achieved.
  • the center axis C, the center of curvature of the first outer surface 2313a, and the center of curvature of the second outer surface 2313b are aligned on the same line perpendicular to the center axis C. Furthermore, the center axis C, the center of curvature of the third outer surface 2323a, and the center of curvature of the fourth outer surface 2323b are aligned on the same line perpendicular to the center axis C.
  • the centers of curvature are arranged on the same line, it is possible to prevent the flow of magnetic flux from being uneven in the circumferential direction. Thereby, stable magnetic characteristics can be obtained even when the shape of the first outer surface 2313a is different from the shape of the outer surface of the second outer surface 2313b.
  • the first outer surface 2313a, the second outer surface 2313b, the third outer surface 2323a, and the fourth outer surface 2323b may have different radii of curvature. With such a configuration, it is possible to increase the degree of freedom in designing the radius of curvature of the outer surface, and it is possible to further reduce the torque ripple. This is particularly useful when the motor 1 is configured to generate different torques in the forward direction and the reverse direction.
  • one rotating body has an outer surface having two different curvature radii in the axial direction
  • one rotating body has three or more different curvature radii.
  • a configuration having side surfaces can also be employed.
  • the rotor 330 of this modification is a rotor used for a so-called SPM motor similar to the rotor 3 of the embodiment, but is particularly different from the rotor 3 of the embodiment in that it has three rotating bodies.
  • FIG. 8 is a perspective view of the rotor 330 in one modification according to the present invention.
  • the rotor 330 of the present modification has three rotating bodies, a first rotating body 331, a second rotating body 332, and a third rotating body 333 arranged along the central axis C. .
  • the first rotating body 331 is positioned on the upper side in the axial direction than the second rotating body 332 and the third rotating body 333.
  • the second rotating body 332 is located on the lower side in the axial direction than the first rotating body 331 and on the upper side in the axial direction than the third rotating body 333.
  • the third rotating body 333 is located on the lower side in the axial direction than the first rotating body 331 and the second rotating body 332. That is, the second rotating body 332 is disposed at a position sandwiched between the first rotating body 331 and the third rotating body 333 in the axial direction.
  • the first rotating body 331, the second rotating body 332, and the third rotating body 333 have a configuration similar to that of the first rotating body 31 of the embodiment.
  • first rotating body 331 a plurality of first magnets 3312 arranged in the circumferential direction are disposed on the outer peripheral surface of the first rotor core 311.
  • the first outer surface 3312a of the first magnet 3312 is curved in an arc shape in a plan view on a plane orthogonal to the axial direction.
  • the first outer surface 3312a has a predetermined radius of curvature R1.
  • a plurality of second magnets 3322 arranged in the circumferential direction are arranged on the outer peripheral surface of the second rotor core.
  • the second outer surface 3322a of the second magnet 3322 is curved in an arc shape in plan view on a plane orthogonal to the axial direction.
  • the second outer surface 3322a has a predetermined radius of curvature R2.
  • a plurality of third magnets 3332 arranged in the circumferential direction are arranged on the outer peripheral surface of the third rotor core.
  • the third outer surface 3332a of the third magnet 3332 is curved in an arc shape in plan view on a plane orthogonal to the axial direction.
  • the third outer surface 3332a has a predetermined radius of curvature R3.
  • the first rotating body 331, the second rotating body 332, and the third rotating body 333 are displaced from each other in the circumferential direction. Specifically, in one rotational direction, the circumferential displacement of the first rotating body 331 with respect to the second rotating body 332 is caused in the circumferential direction of the first rotating body 331 with respect to the second rotating body 332 in the other rotational direction. Smaller than misalignment. Further, in one rotation direction, the circumferential displacement of the second rotation body 332 relative to the third rotation body 333 is more than the circumferential displacement of the second rotation body 332 relative to the third rotation body 333 in the other rotation direction. Is also small.
  • the circumferential displacement of the second rotator 332 relative to the first rotator 331 and the circumferential displacement of the third rotator 333 relative to the second rotator 332 are substantially the same. As described above, by shifting the positions of the three rotating bodies in the circumferential direction from each other, it is possible to more effectively suppress the torque ripple generated when the motor 1 including the rotor 330 is driven.
  • the curvature radii of the first outer surface 3312a and the third outer surface 3332a are substantially the same.
  • the cogging torque can be reduced. That is, the cogging torque can be more effectively reduced by making the curvature radius R1 between the first outer surface 3312a and the third outer surface 3332a smaller than the curvature radius R2 of the second outer surface 3322a.
  • the rotor 430 of this modification is a rotor used for a so-called SPM motor similar to the rotor 3 of the embodiment, but is particularly different from the embodiment in that the shape of the outer surface of the magnet is different.
  • FIG. 9 is a perspective view of the rotor 430 in one modification according to the present invention.
  • the rotor 430 of the present modification has two rotating bodies, a first rotating body 431 and a second rotating body 432 arranged along the central axis C.
  • the first rotating body 431 is disposed on the upper side in the axial direction with respect to the second rotating body 432, and the second rotating body 432 is positioned on the lower side in the axial direction with respect to the first rotating body 431.
  • the first rotating body 431 has a first magnet 4312
  • the second rotating body 432 has a second magnet 4322.
  • the first magnet 4312 has an outer surface facing the stator 4.
  • the outer surface of the first magnet 4312 has a first arcuate surface 4312a arranged on one circumferential side and a second arcuate surface 4312b arranged on the other circumferential side.
  • the first arc surface 4312a has a curvature radius R1.
  • the second arc surface 4312b has a curvature radius R2.
  • the second magnet 4322 has an outer surface facing the stator 4.
  • the outer surface of the second magnet 4322 has a third arc surface 4322a arranged on one circumferential side and a fourth arc surface 4322b arranged on the other circumferential side.
  • Third arc surface 4322a has a radius of curvature R3.
  • the fourth arc surface 4322b has a curvature radius R4.
  • the first arc surface 4312a and the fourth arc surface 4322b have substantially the same radius of curvature, and the second arc surface 4312b.
  • the third arcuate surface 4322a preferably have substantially the same radius of curvature.
  • the radius of curvature of the outer surface of the magnet on one side in the circumferential direction in the rotation direction is smaller than the radius of curvature of the outer surface of the magnet on the other side in the circumferential direction.
  • the cogging torque can be reduced. That is, the curvature radius between the first arc surface 4312a and the fourth arc surface 4322b is R1, the curvature radius between the second arc surface 4312b and the third arc surface 4322a is R2, and the curvature radius R1 is smaller than the curvature radius R2.
  • the cogging torque can be reduced more effectively.
  • FIG. 10 is a perspective view of a rotor 530 in a modification according to the present invention.
  • the rotor 530 of the present modification has three rotating bodies, a first rotating body 531, a second rotating body 532, and a third rotating body 533 arranged along the central axis C. .
  • the first rotating body 531 is positioned on the upper side in the axial direction than the second rotating body 532 and the third rotating body 533.
  • the second rotating body 532 is located on the lower side in the axial direction than the first rotating body 531 and on the upper side in the axial direction than the third rotating body 533.
  • the third rotating body 533 is located on the lower side in the axial direction than the first rotating body 531 and the second rotating body 532. That is, the second rotating body 532 is disposed at a position sandwiched between the first rotating body 531 and the third rotating body 533 in the axial direction.
  • the first rotating body 531 and the second rotating body 532 have different axial lengths. Further, the second rotating body 532 and the third rotating body 533 have different lengths in the axial direction. Thus, by changing the axial length of the plurality of rotating bodies, it is possible to prevent the plurality of rotating bodies from being erroneously attached in the assembly process of the motor 1. Moreover, when attaching a magnet to each rotary body, it can prevent that a wrong magnet is attached.
  • the axial lengths of the first rotating body 531 and the third rotating body 533 are substantially the same.
  • the axial lengths of the first rotating body 531 and the third rotating body 533 are longer than the axial length of the second rotating body 532.
  • the axial lengths of the respective rotor cores and the plurality of magnets arranged on the outer peripheral surface of the rotor core are substantially the same. is there.
  • first magnets 5312, second magnets 5322, and second magnets arranged in the circumferential direction are arranged on the outer peripheral surfaces of the respective rotor cores.
  • Three magnets 5332 are respectively arranged.
  • the first magnet 5312, the second magnet 5322, and the third magnet 5332 are respectively curved in an arc shape in a plan view on a plane orthogonal to the axial direction, the first outer surface 5312 a, the second outer surface 5322 a, and the third magnet. It has an outer side surface 5332a.
  • First outer surface 5312a, second outer surface 5322a, and third outer surface 5332a have radii of curvature R1, R2, and R3, respectively.
  • the first rotator 531, the second rotator 532, and the third rotator 533 can be configured to cancel each other's torque ripple. Therefore, torque ripple at the time of driving the motor 1 including the rotor 530 can be reduced.
  • the radius of curvature R1 of the first outer surface 5312a of the first rotating body 531 and the radius of curvature R3 of the third outer surface 5332a of the third rotating body 533 are set to the radius of curvature of the second outer surface 5322a of the second rotating body 532. It is preferable to make it smaller than R2.
  • the first rotating body 531 and the third rotating body 533 having a small cogging torque and excellent robustness due to a small radius of curvature of the outer surface are configured to be longer in the axial direction than the second rotating body 532. The torque is smaller and the structure has excellent magnetic properties.
  • a configuration in which the axial lengths of the first rotating body 631 and the third rotating body 633 are shorter than the axial length of the second rotating body 632 may be adopted. Even with such a configuration, a certain effect can be obtained in reducing cogging torque and torque ripple.
  • a rotating body having a different axial length is not necessarily applied only to a rotor having three rotating bodies, and is also applicable to a rotor having two rotating bodies, or a rotor having four or more rotating bodies. Is possible. Even in this case, it is possible to configure a rotor having excellent magnetic characteristics.
  • the torque ripple is reduced regardless of the rotational direction.
  • the configuration can be made to be.
  • the cogging torque can be reduced more effectively by making the radius of curvature of the outer surface of the magnet on one side in the circumferential direction smaller than the radius of curvature of the outer surface of the magnet on the other side in the circumferential direction. Can do. That is, the cogging torque can be more effectively reduced by making the curvature radius R1 between the first outer surface 5312a and the third outer surface 5332a smaller than the curvature radius R2 of the second outer surface 5322a.
  • the configuration of the so-called IPM motor of Modification 1 and Modification 2 may be combined with the embodiment or another modification, and each embodiment may be configured as a so-called IPM motor.
  • the outer surface of the rotating body is not the outer surface of the magnet but the outer surface of the rotor core.
  • the configuration in which the outer surfaces of the first rotating body 231 and the second rotating body 232 are different in the axial direction is combined with the embodiment or any one of the third to fifth modifications.
  • a configuration can also be employed.
  • the number of rotating bodies included in the rotor is not necessarily plural, and a configuration having one rotating body may be employed. In this case, an effect similar to the configuration having a plurality of rotating bodies can be obtained by adopting a configuration in which the curvature radii of the outer side surfaces are different between the upper side and the lower side in the axial direction.
  • the present invention can be used for, for example, a motor, a pump, a compressor, and the like mounted on a vehicle such as for electric power steering.
  • second magnet 322a ... second outer surface, 322b ... second inner surface, 322c ... 2nd connection surface 130 ... rotor, 131 ... 1st rotary body, 311d ... 1st inner core part, 311e ... 1st connection part, 1312 ... 1st magnet, 1313 ... 1st outside A part, 1313a ... 1st outer side surface, 132 ... 2nd rotary body, 1323 ... 2nd outer core part, 1323a ... 2nd outer side surface 230 ... rotor, 231 ... 1st rotary body, 2312 ... 1st magnet, 2313 ... 1st outer core part, 2313a ... 1st outer side surface, 2313b ...

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

第１回転体と第２回転体とを有するロータとする。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、を有する。前記第１回転体の外側面は、円弧状に湾曲し、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、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、を有する。前記第２回転体の外側面は、円弧状に湾曲し、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る。前記第１外側面の曲率半径と、前記第２外側面の曲率半径とは異なる構成とする。

Description

ロータ及びモータ
　本発明は、ロータ及びモータに関する。
　従来のブラシレスモータに用いられるロータでは、モータの回転時に発生するコギングトルクを抑制するために、ロータを軸方向に二分割して、上下のロータにおける永久磁石の配置を周方向にずらす構成が採用されることがある。例えば特許文献１では、長手方向に第１分割体及び第２分割体に二分割され、複数条の永久磁石を、長手方向で互いに左右逆向きに配置した構成のものがある。このような構成のインナロータを用いたモータでは、永久磁石の磁極の境界を擬似的に傾斜させることでモータのコギングを抑制していた。
特開２００３－３２４８６７号公報
　しかし、上記構成のロータでは、インナロータの表面の永久磁石の形状が特殊であるため、磁束の流れが複雑になり、好適な磁気特性を得ることが困難であるなどの課題があった。
　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、を有する。前記第１回転体の外側面は、平面視において円弧状に湾曲し、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、を有する。前記第２回転体の外側面は、平面視において円弧状に湾曲し、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、前記第１外側面の曲率半径と、前記第２外側面の曲率半径とは異なる構成とする。
　上記本発明の例示的な第１発明によれば、第１外側面と第２外側面との曲率半径を異なる形状とすることで、ロータを含むモータの駆動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外側面及び第２外側面がマグネットの外周面である場合には、マグネットの形状が比較的単純になるため、磁束の流れが複雑化することを抑制し、好適な磁気特性を得やすい構成にすることができる。一方、第１外側面及び第２外側面がロータコアの外周面である場合には、マグネットの形状を直方体などの単純な形状にすることができるため、好適な磁気特性を得やすい構成にすることができる。
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、実施形態におけるロータの斜視図である。 図４は、実施形態における第１マグネットの断面図である。 図５は、実施形態における第２マグネットの断面図である 図６は、変形例１におけるロータの斜視図である。 図７は、変形例２におけるロータの斜視図である。 図８は、変形例３におけるロータの斜視図である。 図９は、変形例４におけるロータの斜視図である。 図１０は、変形例５におけるロータの斜視図である。 図１１は、変形例５におけるロータの斜視図である。
　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。ホルダは、樹脂製である。なお、ホルダに代えて、樹脂を用いたモールドにより、第１回転体３１及び第２回転体３２を保持する構成を採用してもよい。
　第１回転体３１は、第１ロータコア３１１を有し、第２回転体３２は第２ロータコア（図示省略）を有する。また、第１回転体３１は、第１マグネット３１２を有し、第２回転体３２は、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、軸方向に対向する。第１マグネット３１２及び第２マグネット３２２は、それぞれ永久磁石である。なお、本実施形態においては、第１ロータコアと第２ロータコアの形状は同じであるため、図示を省略している。
　以下、第１回転体３１及び第２回転体３２について、具体的に説明する。ただし、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との共通部分については一方のみについて具体的に説明し、他方の具体的な説明を省略する場合がある。
　第１回転体３１の第１ロータコア３１１及び第２回転体３２の第２ロータコアは、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及び第２回転体３２の第２ロータコア 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。本実施形態においては、第１ロータコアと第２ロータコアの形状は同じであるため、図示を省略している。
　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。したがって、第１ロータコア３１１および第２ロータコアのシャフト貫通孔３１１ａは、第１回転体３１と第２回転体３２とでそれぞれ連通しているが、貫通孔３１１ｂは、第１回転体３１と第２回転体３１とで必ずしも連通するとは限らない。また、第１回転体３１の第１マグネット３１２の頂点と、第２回転体３２の第２マグネット３２２の頂点とは、周方向において異なる位置になる。具体的には、第１回転体３１の第１マグネット３１２及び第１ロータコア３１１は、第２回転体３２の第２マグネット３２２及び第２ロータコアに対して、位相角θだけ周方向にずれている。なお、第１回転体３１と第２回転体３２との周方向の位置がずれていることを、「スキューを有する」ということがある。この構成により、ロータ３を有するモータ１の駆動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回転体３１及び第２回転体３２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。
　ここで、中心軸を中心としてロータ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。なお、本明細書では、便宜上、第一回転体に対して第二回転体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、回転方向とは逆方向における第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。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に対して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に対して周方向他方側となる。
　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、例えば、多角形状の第１ロータコア３１１の外周面に配置される。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５は、軸方向に直交する平面における第２マグネット３２２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、第１外側面３１２ａ、第１内側面３１２ｂ、及び第１連結面３１２ｃを有する。第１マグネット３１２は、第１内側面３１２ｂにおいて第１ロータコア３１１と接している。第１内側面３１２ｂは、直線状であり、第１ロータコア３１１の外周面に接している。第１連結面３１２ｃは、第１外側面３１２ａの周方向間に位置し、直線状である。第１連結面３１２ｃは、隣り合って配列された第１マグネット３１２同士の間に位置する。隣り合って配列された第１マグネット３１２は、第１連結面３１２ｃと互いに離間している。
　第１マグネット３１２の第１外側面３１２ａ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外側面３１２ａは断面が円弧状の湾曲面である。第１外側面３１２ａは、所定の曲率半径Ｒ１を有している。
　図５に示されるように、第２マグネット３２２は、第２外側面３２２ａ、第２内側面３２２ｂ、及び第２連結面３２２ｃを有する。第２マグネット３２２は、第２内側面３２２ｂにおいて第２ロータコアと接している。第２内側面３２２ｂは、直線状であり、第２ロータコアの外周面に接している。第２連結面３２２ｃは、第２外側面３２２ａの周方向間に位置し、直線状である。第２連結面３２２ｃは、隣り合って配列された第２マグネット３２２において、互いに対向する位置にある。隣り合って配列された第２マグネット３２２において、第２連結面３２２ｃは互いに離間している。
　第２マグネット３２２の第２外側面３２２ａ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２外側面３２２ａは断面が円弧状の湾曲面である。第２外側面３２２ａは、所定の曲率半径Ｒ２を有している。
　第１マグネット３１２及び第２マグネット３２２は、上記のように、それぞれの第１外側面３１２ａと第２外側面３２２ａとが円弧状に湾曲した形状であるため、外周面を特殊な形状としたマグネットと比較して、モータ１の回転時における磁束の流れが複雑になることを防ぐことができる。そのため、モータ１の回転時に、好適な磁気特性を得やすい構成となる。
　第１マグネット３１２の第１外側面３１２ａの曲率半径Ｒ１は、第２マグネット３２２の第２外側面３２２ａの曲率半径Ｒ２と異なる。具体的には、第１外側面３１２ａの曲率半径Ｒ１は、第２外側面３２２ａの曲率半径Ｒ２よりも小さい。つまり、第２外側面３２２ａは、第１外側面３１２ａよりも緩やかに湾曲している。なお、第１外側面３１２ａと第２外側面３２２ａのそれぞれの最外周位置の中心軸Ｃからの距離を等しくしているため、第１連結面３１２ｃよりも第２連結面３２２ｃの方が長い。
　軸方向に垂直な平面において、第１マグネット３１２の第１外側面３１２ａの曲率中心、第２マグネット３２２の第２外側面３２２ａの曲率中心、及び中心軸Ｃは、互いに異なる位置となる。このとき、中心軸Ｃから第１ロータコア３１１の最外周位置までの距離Ｒ、第１外側面３１２ａの曲率半径Ｒ１、及び第２外周面３２２ａの曲率半径Ｒ２が互いに異なる。本実施形態では、中心軸Ｃから第１ロータコア３１１の最外周位置までの距離Ｒは、第１外側面３１２ａの曲率半径Ｒ１より大きく、第２外周面３２２ａの曲率半径Ｒ２より小さくなる。このような構成とすることで、第１回転体３１で発生するトルクリップルに対する、第２回転体３２で発生するトルクリップルの位相を逆位相にしやすくなる。そのため、トルクリップルを低減させる構成にしやすくなる。なお、距離Ｒ、曲率半径Ｒ１、及び曲率半径Ｒ２の大小関係はこれに限られるものではない。
　第１回転体３１の第１ロータコア３１１及び第２回転体３２の第２ロータコア は、径方向内側に向かって切り欠かれる溝部３１１ｃを有する。溝部３１１ｃは、周方向に隣り合って配列された第１マグネット３１２同士、及び第２マグネット３２２同士の間に位置し、第１ロータコア３１１が積層される軸方向に延びる。第１回転体３１及び第２回転体３２は、この溝部に挿入されるホルダ（図示省略）により保持されている。例えば、第１回転体３１の第１ロータコア３１１と第１マグネット３１２とは、このホルダによって、回転時にも安定的に保持される。
　なお、第１マグネット３１２は、第１外側面３１２ａ及び第１内側面３１２ｂを有し、第１連結面３１２ｃを有さない形状であってもよい。同様に、第２マグネット３２２は、第２外側面３２２ａ及び第２内側面３２２ｂを有し、第２連結面３２２ｃを有さない形状であってもよい。
　また、平面視において、第１ロータコア３１１の外周面が円弧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３１２ｂは直線状でなく、第１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３１２ｂは、直線部分と湾曲部分とを有する形状であってもよい。
　＜ロータ回転時に発生するトルク＞
　モータ１が駆動される際には、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、発生するトルクがトルクリップルを含み、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３１２ａの曲率半径と、第２回転体３２の第２外側面３２２ａの曲率半径とを異なる構成としている。そのため、第１回転体３１で発生するトルクリップルと、第２回転体３２で発生するトルクリップルとを、互いに逆位相にする設計が可能となる。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ことが可能となる。なお、第１回転体３１で発生するトルクリップルと、第２回転体３２で発生するトルクリップルとを打ち消し合うことができれば、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必ずしも逆位相にしなくてもよい。
　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回転体３１で発生するトルクリップルと、第２回転体３２で発生するトルクリップルとを互いに逆位相にする設計が容易となり、より効果的にトルクリップルを減少することができる。
　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。
　上記のロータ３では、回転方向において周方向一方側となる第１マグネット３１２の第１外側面３１２ａの曲率半径Ｒ１が、周方向他方側となる第２マグネット３２２の第２外側面３２２ａの曲率半径Ｒ２よりも、小さくなっている。このような配置にすることで、コギングトルクが小さい構成にすることができる。また、効果的にトルクリップルを減少させることができる。
　なお、上記の構成とした場合、ステータ４に対してロータ３が一方向に回転した場合と、逆方向に回転した場合とで、発生するトルクリップルが変化する。そのため、一方向に回転するモータにおいて特に有効に適用される。
　＜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＞
　図６は、本発明にかかる一の変形例におけるロータ１３０の斜視図である。図６に示されるように、本変形例のロータ１３０は、中心軸Ｃに沿って配列された第１回転体１３１及び第２回転体１３２の２つの回転体を有する。第１回転体１３１は、第２回転体１３２に対して軸方向上側に位置し、第２回転体１３２は、第１回転体１３１に対して軸方向下側に位置する。
　第１回転体１３１は、中心軸Ｃを中心とする筒状の第１ロータコア３１１、及び第１マグネット１３１２を有する。
　第１ロータコア３１１は、第１内コア部３１１ｄ、第１外コア部１３１３、及び第１連結部３１１ｅを有する。第１内コア部３１１ｄは、第１マグネット１３１２より径方向内側に位置する。第１外コア部１３１３は、第１マグネット１３１２より径方向外側に位置する。第１外コア部１３１３は、ステータ４と対向する第１外側面１３１３ａを有する。第１ロータコア３１１は、第１内コア部３１１ｄと第１外コア部１３１３との間に、第１内コア部３１１ｄと第１外コア部１３１３とをつなぐ第１連結部３１１ｅを有する。第１連結部３１１ｅは、周方向に隣り合って配列された第１マグネット３１２の間に位置する。
　第１回転体１３１は、第１内コア部３１１ｄと第１外コア部１３１３との間に、第１マグネット１３１２を有している。つまり、第１ロータコア３１１は、第１マグネット１３１２を保持している。第１マグネット１３１２は、第１ロータコア３１１が有する軸方向に延びる貫通孔に挿入されることで、図６の状態となる。
　第１マグネット１３１２は、直方体の永久磁石である。第１マグネット１３１２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１３０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１３０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回転体１３１の第１外側面１３１３ａ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外側面１３１３ａは断面が円弧状の湾曲面である。第１外側面１３１３ａは、所定の曲率半径Ｒ１を有している。
　第２回転体１３２は、第１回転体１３１と同様に、第２外コア部１３２３を有する。第２外コア部１３２３は、ステータ４と対向する第２外側面１３２３ａを有する。
　第２回転体１３２の第２外側面１３２３ａ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２外側面１３２３ａは断面が円弧状の湾曲面である。第１外側面１３２３ａは、所定の曲率半径Ｒ２を有している。
　第１回転体１３１と第２回転体１３２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１３０を含むモータ１の駆動時に発生するコギングを減少させることができる。
　また、第１回転体１３１の第１外側面１３２３ａの曲率半径Ｒ１と、第２回転体１３２の第２外側面１３２３ａの曲率半径Ｒ２とは、互いに異なる。そのため、実施形態と同様に、第１回転体１３１で発生するトルクリップルと、第２回転体１３２で発生するトルクリップルとが逆位相となるように設計することができる。これにより、トルクリップルを低減させることができる。
　このように、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、本発明のロータを適用することができる。ただし、どちらのモータに用いられるロータであっても、それぞれの回転体において、マグネットの磁極部の数と、外側面の数とが同じである。また、磁極部の数と、ステータ４に含まれるティースの数とが同じである。なお、それぞれのマグネットが１つの磁極部を有する場合には、マグネットの数と外側面の数とが同じになるが、マグネットが複数の磁極部を構成する場合には、マグネットの数よりも外側面の数が多くなる。また、複数のマグネットにより１つの磁極部を構成する場合には、マグネットの数よりも外側面の数が少なくなる。また、ここでいう磁極部は、隣り合う磁石の間に位置するロータコアが磁極を構成する、いわゆる疑似突極により、磁極部を構成するものを含む。また、磁極部は、１つのマグネットまたは複数のマグネットによって構成されるマグネット群により、一つの磁極部が構成される場合を含む。
　＜２－２．変形例２＞
　本変形例のロータ２３０は、変形例１のロータ１３０と同様に所謂ＩＰＭモータに用いられるロータであるが、各回転体の構成が異なっている。ただし、本変形例の構成は、所謂ＳＰＭモータに用いられるロータにも適用可能である。
　図７は、本発明にかかる一の変形例におけるロータ２３０の斜視図である。図７に示されるように、本変形例のロータ２３０は、中心軸Ｃに沿って配列された第１回転体２３１及び第２回転体２３２の２つの回転体を有する。第１回転体２３１は、第２回転体２３２に対して軸方向上側に位置し、第２回転体２３２は、第１回転体２３１に対して軸方向下側に位置する。
　第１回転体２３１と第２回転体２３２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２３０を含むモータ１の駆動時に発生するコギングを減少させることができる。
　第１ロータコア３１１は、軸方向に延びる直方体の第１マグネット２３１２を保持する。第１マグネット２３１２の径方向外側には、第１外コア部２３１３が位置する。
　第１外コア部２３１３は、軸方向の上側と下側とで外側面の形状が異なっている。具体的には、第１外コア部２３１３は、軸方向上側に位置する第１外側面２３１３ａと、軸方向下側に位置する第２外側面２３１３ｂとを有する。
　第１外側面２３１３ａ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外側面２３１３ａは断面が円弧状の湾曲面である。第１外側面２３１３ａは、所定の曲率半径Ｒ１を有している。
　第２外側面２３１３ｂ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２外側面２３１３ｂは断面が円弧状の湾曲面である。第２外側面２３１３ｂは、所定の曲率半径Ｒ２を有している。
　第２回転体２３２は、第１回転体２３１と同様の構成である。第２回転体２３２の第２外コア部２３２３は、軸方向上側に位置する第３外側面２３２３ａと、軸方向下側に位置する第４外側面２３２３ｂとを有する。
　第３外側面２３２３ａ及び第４外側面２３２３ｂ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外側面２３２３ａ及び第４外側面２３２３ｂは断面が円弧状の湾曲面である。第３外側面２３２３ａ及び第４外側面２３２３ｂは、それぞれ所定の曲率半径Ｒ２及びＲ１を有している。
　つまり、第１外側面２３１３ａの曲率半径と、第４外側面２３２３ｂの曲率半径とが同じＲ１であり、第２外側面２３１３ｂの曲率半径と、第３外側面２３２３ａの曲率半径と同じＲ２である。曲率半径Ｒ１は、曲率半径Ｒ２より小さい。つまり、第２外側面２３１３ｂ及び第３外側面２３２３ａは、第１外側面２３１３ａ及び第４外側面２３２３ｂよりも緩やかに湾曲している。
　このような構成のロータ２３０を採用すると、ロータ２３０を軸方向において対称的な構成にすることができる。そのため、モータ１がどちらに回転しても、同様のトルクリップルが得られるため、回転方向に依存せず安定的にトルクリップルを抑制しやすい構成にすることができる。
　なお、本変形例のロータ２３０では、中心軸Ｃ、第１外側面２３１３ａの曲率中心、及び第２外側面２３１３ｂの曲率中心が、中心軸Ｃに垂直な同一線上に並んでいる。さらに、中心軸Ｃ、第３外側面２３２３ａの曲率中心、及び第４外側面２３２３ｂの曲率中心が、中心軸Ｃに垂直な同一線上に並んでいる。このように、曲率中心が同一線上に並ぶ構成とすることで、磁束の流れが周方向に不均一となることを抑制することができる。これにより、第１外側面２３１３ａの形状と、第２外側面２３１３ｂの外側面の形状が異なる構成であっても、安定した磁気特性を得ることができる。　
　なお、第１外側面２３１３ａ、第２外側面２３１３ｂ、第３外側面２３２３ａ、及び第４外側面２３２３ｂは、それぞれ異なる曲率半径を有する構成としてもよい。このような構成では、外側面の曲率半径の設計自由度を広げることが可能となり、さらにトルクリップルを抑制しやすい構成にすることが可能となる。モータ１を、順方向と逆方向とで異なるトルクを発生させる構成とする場合には、特に有用である。
　また、本変形例では一の回転体が、軸方向に２通りの異なる曲率半径を有する外側面を有する構成を例に挙げたが、一の回転体が３通り以上の異なる曲率半径を有する外側面を有する構成を採用することもできる。
　＜２－３．変形例３＞
　本変形例のロータ３３０は、実施形態のロータ３に類似する所謂ＳＰＭモータに用いられるロータであるが、３つの回転体を有する点で実施形態のロータ３と特に相違する。
　図８は、本発明にかかる一の変形例におけるロータ３３０の斜視図である。図８に示されるように、本変形例のロータ３３０は、中心軸Ｃに沿って配列された第１回転体３３１、第２回転体３３２、及び第３回転体３３３の３つの回転体を有する。第１回転体３３１は、第２回転体３３２及び第３回転体３３３よりも軸方向上側に位置する。第２回転体３３２は、第１回転体３３１よりも軸方向下側であって、第３回転体３３３よりも軸方向上側に位置する。第３回転体３３３は、第１回転体３３１及び第２回転体３３２よりも軸方向下側に位置する。つまり、第２回転体３３２は、軸方向において第１回転体３３１及び第３回転体３３３に挟まれる位置に配置される。
　第１回転体３３１、第２回転体３３２、及び第３回転体３３３は、実施形態の第１回転体３１と類似の構成である。
　第１回転体３３１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３３１２が配置される。第１マグネット３３１２の第１外側面３３１２ａ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。第１外側面３３１２ａは、所定の曲率半径Ｒ１を有している。
　第２回転体３３２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３３２２が配置される。第２マグネット３３２２の第２外側面３３２２ａ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。第２外側面３３２２ａは、所定の曲率半径Ｒ２を有している。
　第３回転体３３３において、第３ロータコアの外周面には、周方向に配列された複数の第３マグネット３３３２が配置される。第３マグネット３３３２の第３外側面３３３２ａ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。第３外側面３３３２ａは、所定の曲率半径Ｒ３を有している。
　第１回転体３３１、第２回転体３３２、及び第３回転体３３３は、互いに周方向の位置がずれている。具体的には、一の回転方向において、第２回転体３３２に対する第１回転体３３１の周方向の位置ずれは、他の回転方向における第２回転体３３２に対する第１回転体３３１の周方向の位置ずれよりも小さい。また、一の回転方向において、第３回転体３３３に対する第２回転体３３２の周方向の位置ずれは、他の回転方向における第３回転体３３３に対する第２回転体３３２の周方向の位置ずれよりも小さい。より具体的には、第１回転体３３１に対する第２回転体３３２の周方向のずれと、第２回転体３３２に対する第３回転体３３３の周方向の位置ずれとは、略同じである。このように、互いに３つの回転体の周方向の位置を互いにずらすことで、ロータ３３０を含むモータ１の駆動時に発生するトルクリップルを、より効果的に抑制することが可能となる。
　なお、回転方向に関わらず、同様にトルクリップルを低減させることを目的とする場合には、第１外側面３３１２ａと第３外側面３３３２ａとの曲率半径を略同一にすることが好ましい。
　さらに、実施形態で説明したように、回転方向において周方向一方側となるマグネットの外側面の曲率半径が、周方向他方側となるマグネットの外側面の曲率半径よりも小さくすることで、より効果的にコギングトルクを低減させることができる。つまり、第１外側面３３１２ａと第３外側面３３３２ａとの曲率半径Ｒ１を、第２外側面３３２２ａの曲率半径Ｒ２より小さくすることで、さらに効果的にコギングトルクを低減させることができる。
　なお、第１外側面３３１２ａの曲率半径Ｒ１、第２外側面３３２２ａの曲率半径Ｒ２、及び第３外側面３３３２ａの曲率半径Ｒ３において、Ｒ２を最も大きくする構成としても、トルクリップルの低減に一定の効果がある。
　＜２－４．変形例４＞
　本変形例のロータ４３０は、実施形態のロータ３に類似する所謂ＳＰＭモータに用いられるロータであるが、マグネットの外側面の形状が異なっている点で、実施形態と特に相違する。
　図９は、本発明にかかる一の変形例におけるロータ４３０の斜視図である。図９に示されるように、本変形例のロータ４３０は、中心軸Ｃに沿って配列された第１回転体４３１及び第２回転体４３２の２つの回転体を有する。第１回転体４３１は、第２回転体４３２に対して軸方向上側に配置され、第２回転体４３２は、第１回転体４３１に対して軸方向下側に位置する。
　図９に示されるように、第１回転体４３１は、第１マグネット４３１２を有し、第２回転体４３２は、第２マグネット４３２２を有する。
　第１マグネット４３１２は、ステータ４と対向する外側面を有する。第１マグネット４３１２の外側面は、周方向一方側に配列される第１円弧面４３１２ａと、周方向他方側に配列される第２円弧面４３１２ｂとを有する。第１円弧面４３１２ａは、曲率半径Ｒ１を有している。第２円弧面４３１２ｂは、曲率半径Ｒ２を有している。
　第２マグネット４３２２は、ステータ４と対向する外側面を有する。第２マグネット４３２２の外側面は、周方向一方側に配列される第３円弧面４３２２ａと、周方向他方側に配列される第４円弧面４３２２ｂとを有する。第３円弧面４３２２ａは、曲率半径Ｒ３を有している。第４円弧面４３２２ｂは、曲率半径Ｒ４を有している。
　このような構成のロータ４３０を採用すると、ロータ４３０を含むモータ１の回転時のトルクリップルを減少させることなどができる。
　特に、回転方向に関わらず、同程度にトルクリップルを低減させることを目的とする場合には、第１円弧面４３１２ａと第４円弧面４３２２ｂとの曲率半径を略同一とし、第２円弧面４３１２ｂと第３円弧面４３２２ａとの曲率半径を略同一とすることが好ましい。
　さらに、実施形態で説明したように、回転方向において周方向一方側となるマグネットの外側面の曲率半径が、周方向他方側となるマグネットの外側面の曲率半径よりも小さくすることで、より効果的にコギングトルクを低減させることができる。つまり、第１円弧面４３１２ａと第４円弧面４３２２ｂとの曲率半径をＲ１とし、第２円弧面４３１２ｂと第３円弧面４３２２ａとの曲率半径をＲ２とし、曲率半径Ｒ１を曲率半径Ｒ２より小さくすることで、さらに効果的にコギングトルクを低減させることができる。
　＜２－５．変形例５＞
　本変形例のロータ５３０は、変形例３のロータ３３０に類似するが、回転体の軸方向の長さが互いに異なる点が主な相違点である。
　図１０は、本発明にかかる一の変形例におけるロータ５３０の斜視図である。図１０に示されるように、本変形例のロータ５３０は、中心軸Ｃに沿って配列された第１回転体５３１、第２回転体５３２、及び第３回転体５３３の３つの回転体を有する。第１回転体５３１は、第２回転体５３２及び第３回転体５３３よりも軸方向上側に位置する。第２回転体５３２は、第１回転体５３１よりも軸方向下側であって、第３回転体５３３よりも軸方向上側に位置する。第３回転体５３３は、第１回転体５３１及び第２回転体５３２よりも軸方向下側に位置する。つまり、第２回転体５３２は、軸方向において第１回転体５３１及び第３回転体５３３に挟まれる位置に配置される。
　第１回転体５３１と第２回転体５３２とでは、それぞれの軸方向の長さが異なる。また、第２回転体５３２と第３回転体５３３とでは、それぞれの軸方向の長さが異なる。このように、複数の回転体において軸方向の長さを変化させることで、モータ１の組立工程において、複数の回転体を誤って取り付けることを防止することができる。また、各回転体にマグネットを取り付ける際にも、誤ったマグネットが取り付けられることを防止することができる。
　より具体的には、ロータ５３０では、第１回転体５３１と第３回転体５３３との軸方向の長さは、略同じである。第１回転体５３１及び第３回転体５３３の軸方向の長さは、第２回転体５３２の軸方向の長さより長い。なお、第１回転体５３１、第２回転体５３２、及び第３回転体５３３において、それぞれのロータコアと、ロータコアの外周面に配置される複数のマグネットとの軸方向の長さは、略同じである。
　第１回転体５３１、第２回転体５３２、及び第３回転体５３３において、それぞれのロータコアの外周面には、それぞれ周方向に配列された複数の第１マグネット５３１２、第２マグネット５３２２、及び第３マグネット５３３２がそれぞれ配置される。第１マグネット５３１２、第２マグネット５３２２、及び第３マグネット５３３２は、それぞれ、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た、第１外側面５３１２ａ、第２外側面５３２２ａ、及び第３外側面５３３２ａを有する。第１外側面５３１２ａ、第２外側面５３２２ａ、及び第３外側面５３３２ａは、それぞれ曲率半径Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３を有する。
　上記構成により、第１回転体５３１、第２回転体５３２、及び第３回転体５３３を、互いに発生するトルクリップルを消し合う構成にすることができるようになる。そのため、ロータ５３０を含むモータ１の駆動時のトルクリップルを低減させることができる。
　また、第１回転体５３１の第１外側面５３１２ａの曲率半径Ｒ１、及び第３回転体５３３の第３外側面５３３２ａの曲率半径Ｒ３を、第２回転体５３２の第２外側面５３２２ａの曲率半径Ｒ２より小さくすることが好ましい。この場合、外側面の曲率半径が小さいためにコギングトルクが小さくロバスト性に優れた第１回転体５３１及び第３回転体５３３が、第２回転体５３２より軸方向に長い構成となるため、コギングトルクがより小さく、優れた磁気特性を有する構成となる。
　また、図１１に示すように、第１回転体６３１及び第３回転体６３３の軸方向の長さが、第２回転体６３２の軸方向の長さより短くした構成を採用してもよい。このような構成でも、コギングトルクの低減と、トルクリップルの低減に一定の効果が得られる。
　なお、軸方向の長さが異なる回転体は、必ずしも３つの回転体を有するロータにのみ適用されるものではなく、２つの回転体を有するロータ、または４つ以上の回転体を有するロータでも適用可能である。この場合であっても、磁気特性に優れたロータを構成することなどが可能となる。
　また、ロータ５３０において、第１外側面５３１２ａの曲率半径と第３外側面５３３２ａの曲率半径をＲ１とし、第２外側面５３２２ａの曲率半径をＲ２とすれば、回転方向に関わらずトルクリップルを低減させる構成にすることができる。
　さらに、回転方向において周方向一方側となるマグネットの外側面の曲率半径が、周方向他方側となるマグネットの外側面の曲率半径よりも小さくすることで、より効果的にコギングトルクの低減させることができる。つまり、第１外側面５３１２ａと第３外側面５３３２ａとの曲率半径Ｒ１を、第２外側面５３２２ａの曲率半径Ｒ２より小さくすることで、さらに効果的にコギングトルクを低減させることができる。
　＜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。例えば、上記実施形態及び各変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
　具体的には、変形例１及び変形例２の所謂ＩＰＭモータの構成を、実施形態または他の変形例と組み合わせ、各実施形態を所謂ＩＰＭモータの構成としてもよい。この場合、回転体の外側面が、マグネットの外側面ではなく、ロータコアの外側面となる。
　また、変形例２のように、第１回転体２３１と第２回転体２３２との外側面が、軸方向に異なっている構成を、実施形態、または変形例３から変形例５のいずれかと組み合わせる構成なども採用可能である。
　上記の実施形態及び変形例の組み合わせはあくまで一例であり、実施形態及び変形例のいずれかを適宜組み合わせて、種々の形態を採用してもよい。
　ロータが含む回転体の数は、必ずしも複数である必要はなく、１の回転体を有する構成を採用することもできる。この場合、軸方向の上側と下側とで、それぞれの外側面の曲率半径が異なる構成とすることで、複数の回転体を有する構成に類似した効果が得られる。
　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…ロータ、３１１…第１ロータコア、３１１ａ…シャフト貫通孔、３１１ｂ…貫通孔、３１１ｃ…溝部、３１…第１回転体、３１２…第１マグネット、３１２ａ…第１外側面、３１２ｂ…第１内側面、３１２ｃ…第１連結面、３２…第２回転体、３２２…第２マグネット、３２２ａ…第２外側面、３２２ｂ…第２内側面、３２２ｃ…第２連結面
１３０…ロータ、１３１…第１回転体、３１１ｄ…第１内コア部、３１１ｅ…第１連結部、１３１２…第１マグネット、１３１３…第１外コア部、１３１３ａ…第１外側面、１３２…第２回転体、１３２３…第２外コア部、１３２３ａ…第２外側面
２３０…ロータ、２３１…第１回転体、２３１２…第１マグネット、２３１３…第１外コア部、２３１３ａ…第１外側面、２３１３ｂ…第２外側面、２３２…第２回転体、２３２３…第２外コア部、２３２３ａ…第３外側面、２３２３ｂ…第４外側面
３３０…ロータ、３３１…第１回転体、３３１２…第１マグネット、３３１２ａ…第１外側面、３３２…第２回転体、３３２２…第２マグネット、３３２２ａ…第２外側面、３３３…第３回転体、３３３２…第３マグネット、３３３２ａ…第３外側面
４３０…ロータ、４３１…第１回転体、４３１２…第１マグネット、４３１２ａ…第１円弧面、４３１２ｂ…第２円弧面、４３２…第２回転体、４３２２…第２マグネット、４３２２ａ…第３円弧面、４３２２ｂ…第４円弧面
５３０…ロータ、５３１…第１回転体、５３１２…第１マグネット、５３１２ａ…第１外側面、５３２…第２回転体、５３２２…第２マグネット、５３２２ａ…第２外側面、５３３…第３回転体、５３３２…第３マグネット、５３３２ａ…第３外側面、６３０…ロータ、６３１…第１回転体、６３２…第２回転体、６３３…第３回転体

 

Claims (20)

  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、
    を有し、
    　前記第１回転体の外側面は、
    　　平面視において円弧状に湾曲し、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、
    　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、
    を有し、
    　前記第２回転体の外側面は、
    　　平面視において円弧状に湾曲し、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、
    　前記第１外側面の曲率半径と、前記第２外側面の曲率半径とは異なる、
    　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１回転体の軸方向の長さは、前記第２回転体の軸方向の長さと異なる、
    　請求項１または請求項２に記載のロータ。
  4. 　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３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。
  5. 　前記ロータの回転方向における前記第２回転体に対する前記第１回転体の周方向の位置ずれは、前記ロータの回転方向とは逆方向における前記第２回転体に対する前記第１回転体の周方向の位置ずれよりも小さい、
    　請求項４に記載のモータ。
  6. 　前記第１外側面の曲率半径が、前記第２外側面の曲率半径より小さい、
    　請求項５に記載のモータ。
  7. 　前記中心軸に沿って配列される第３回転体をさらに有し、
    　前記第３回転体は、
    　　前記第２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の第３ロータコアと、
    　　周方向に配列される複数の第３マグネットと、
    を有し、
    　前記第３回転体の外側面は、
    　　平面視において円弧状に湾曲し、周方向に配列される複数の第３外側面と、
    を有し、
    　　前記第３外側面は、前記第３マグネットの外側面、または前記第３ロータコアの外側面である、
    　請求項１に記載のロータ。
  8. 　前記第１回転体、前記第２回転体、及び前記第３回転体は、周方向の位置がそれぞれずれている、
    　請求項７に記載のロータ。
  9. 　前記第１回転体の軸方向の長さは、前記第２回転体の軸方向の長さと異なり、
    　前記第３回転体の軸方向の長さは、前記第２回転体の軸方向の長さと異なる、
    　請求項７または請求項８に記載のロータ。
  10. 　前記第１回転体と前記第３回転体との軸方向の長さが同じであり、
    　前記第１回転体及び前記第３回転体は、前記第２回転体より軸方向の長さが長い、
    　請求項９に記載のロータ。
  11. 　平面視において、前記第１外側面の曲率中心、前記第２外側面の曲率中心、及び前記中心軸がそれぞれ異なる位置とである、
    　請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のロータ。
  12. 　前記中心軸に沿って上下方向に延び、請求項７から請求項１１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。
  13. 　所定の回転方向における前記第２回転体に対する前記第１回転体の周方向の位置ずれが、前記所定の回転方向とは逆方向における前記第２回転体に対する前記第１回転体の周方向の位置ずれよりも小さく、
    　前記所定の回転方向における前記第３回転体に対する前記第２回転体の周方向の位置ずれが、前記所定の回転方向とは逆方向における前記第３回転体に対する前記第２回転体の周方向の位置ずれよりも小さい、
    　請求項１２に記載のモータ。
  14. 　前記第１外側面の曲率半径が、前記第２外側面の曲率半径よりも小さく、
    　前記第３外側面の曲率半径が、前記第２外側面の曲率半径よりも小さい、
    　請求項１３に記載のモータ。
  15. 　前記所定の回転方向において、前記第１回転体に対する前記第２回転体の周方向の位置ずれと、前記第２回転体に対する前記第３回転体の周方向の位置ずれとが同じであり、
    　前記第３表面部材の表面の曲率半径と、前記第１表面部材の表面の曲率半径とが同じである、
    　請求項１４に記載のモータ。
  16. 　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回転体とを含むロータであって
    　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、
    を有し、
    　前記第１回転体の外側面は、
    　　周方向に配列される複数の第１外側面と、
    　　前記第１外側面よりも軸方向下側に位置し、周方向に配列される複数の第２外側面と、
    を有し、
    　　前記第１外側面および前記第２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、
    　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、
    を有し、
    　前記第２回転体の外側面は、
    　　周方向に配列される複数の第３外側面と、
    　　前記第３外側面よりも軸方向下側に位置し、周方向に配列される複数の第４外側面と、
    を有し、
    　　前記第３外側面および前記第４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、
    　前記第１外側面の曲率半径と、前記第２外側面の曲率半径は異なり、
    　前記第３外側面の曲率半径と、前記第４外側面の曲率半径は異なる、
    　ロータ。
  17. 　前記第１外側面の曲率半径が、前記第３外側面の曲率半径と同じであり、
    　前記第２外側面の曲率半径が、前記第４外側面の曲率半径と同じである、
    　請求項１６に記載のロータ。
  18. 　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１６または請求項１７に記載のロータ。
  19. 　平面視において、前記中心軸、前記第１外側面の曲率中心、前記第２外側面の曲率中心は同一線上に並び、
    　平面視において、前記中心軸、前記第３外側面の曲率中心、前記第４外側面の曲率中心は同一線上に並んでいる、
    　請求項１６から請求項１８のいずれか１項に記載のロータ。
  20. 　平面視において、前記第１外側面の曲率中心、前記第２外側面の曲率中心、及び前記中心軸がそれぞれ異なる位置であり、
    　平面視において、前記第３外側面の曲率中心、前記第４外側面の曲率中心、及び前記中心軸がそれぞれ異なる位置である、
    　請求項１６から請求項１９のいずれか１項に記載のロータ。

     
     
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