WO2019058699A1 - ロータ、およびモータ - Google Patents

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邦明 田中
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日本電産株式会社
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    • 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
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    • 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
    • H02K1/2746—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 arranged with the same polarity, e.g. consequent pole type
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    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a rotor and a motor.
  • the rotor of the motor includes a rotor core that rotates with the shaft, and a plurality of magnets provided in the circumferential direction of the rotor core.
  • rotors so-called consistent rotors are known.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-246233 discloses a consistent type rotor in which salient poles are provided between magnets adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the rotor has a magnet as one magnetic pole and a salient pole as the other magnetic pole.
  • the magnet used with the consistent type rotor needs to have a very high coercive force. is there. As a result, the cost of the magnet significantly increases, leading to an increase in the cost of the motor.
  • An object of the present invention is to provide a rotor and a motor capable of suppressing an increase in demagnetizing factor while suppressing the cost of the magnet in view of the above-mentioned circumstances.
  • One aspect of the rotor according to the present invention is a rotor of a consistent type motor, which is contained in a shaft rotating around a central axis extending along the vertical direction, a rotor core fixed to the shaft, and the rotor core And a plurality of magnets provided at intervals in the circumferential direction around the central axis, and in the rotor core, a radial direction centering on the central axis between the magnets adjacent to each other in the circumferential direction.
  • a salient pole portion is provided that protrudes outward, and the coercive force of the magnet is 1400 kA / m or more, and the radial thickness of the magnet is 2.6 mm or more.
  • One aspect of the motor according to the present invention comprises the above-mentioned rotor and a stator opposed to the rotor via a gap in the radial direction, and the rotor is a magnetic pole constituted by the magnet and the salient pole portion
  • the stator includes twelve slots of a coil for applying a magnetic field to the rotor.
  • a rotor and a motor capable of suppressing an increase in demagnetizing factor while suppressing the cost of the magnet.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor of one embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotor of one embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the rotor of an embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the thickness in the radial direction of the magnet and the demagnetizing factor when the coercivity of the magnet is made different in the rotor of the embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing a change in the ratio of the induced voltage per unit volume when the radial thickness of the magnet is made different in the rotor of one embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing a configuration of a full magnet type rotor as a comparison object with the rotor of the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor 10 according to the present embodiment.
  • the motor 10 includes a housing 11, a stator 12, a rotor 13 having a shaft 20 disposed along a vertically extending central axis J, a bearing holder 14, and bearings 15 and 16. And.
  • the shaft 20 is rotatably supported by the bearings 15 and 16.
  • the shaft 20 has a cylindrical shape extending in a direction along the central axis J.
  • axial direction a direction parallel to the central axis J
  • radial direction a direction parallel to the central axis J
  • radial direction a direction parallel to the central axis J
  • radial direction a radial direction centered on the central axis J
  • radial direction a radial direction centered on the central axis J
  • the central axis J is centered
  • the circumferential direction to be taken, that is, around the axis of the central axis J is simply referred to as "circumferential direction”.
  • plane view means a state viewed from the axial direction.
  • a scale, the number, etc. in an actual structure and each structure may be varied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor of the present embodiment.
  • the stator 12 faces the rotor 13 in the radial direction outside the rotor 13 with a gap in between.
  • the stator 12 includes a plurality of teeth 17 spaced apart in the circumferential direction, and a coil 18 wound around the teeth 17.
  • the coil 18 generates a magnetic field to be applied to the rotor 13.
  • twelve teeth 17 and coils 18 are provided. That is, the motor 10 of the present embodiment has 12 slots.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotor of the present embodiment.
  • illustration of the shaft 20 is abbreviate
  • the rotor 13 includes a shaft 20 (see FIG. 2), a rotor core 30, and a plurality of magnets 50 included in the rotor core 30.
  • the rotor core 30 has a columnar shape extending in the axial direction. Although not shown, the rotor core 30 is configured, for example, by laminating a plurality of plate members in the axial direction. As shown in FIG. 3, the rotor core 30 includes a fixing hole 31, a magnet support hole (through hole) 32, a first projection (projection) 37, and a second projection (projection) 38. Have.
  • the radius R0 of the rotor core 30 is preferably, for example, 18.0 mm ⁇ R0 ⁇ 24.0 mm.
  • the fixing hole 31 penetrates the rotor core 30 in the axial direction.
  • the shape viewed along the axial direction of the fixing hole 31 is a circular shape centering on the central axis J.
  • the shaft 20 (see FIG. 2) is passed through the fixing hole 31.
  • the inner peripheral surface of the fixing hole 31 is fixed to the outer peripheral surface of the shaft 20.
  • the rotor core 30 is thereby fixed to the shaft 20.
  • a plurality of magnet support holes 32 are provided on the outer peripheral portion of the rotor core 30 at intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of magnet support holes 32 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Further, the plurality of magnet support holes 32 are arranged at positions equidistantly in the radial direction from the central axis J, and are arranged in a so-called concentric manner.
  • the number of magnet support holes 32 provided in the rotor core 30 is, for example, five.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of the rotor of the present embodiment.
  • the magnet support hole 32 penetrates the rotor core 30 in the axial direction. As shown in FIG. 4, the magnet support hole 32 has a magnet housing portion 35 in which the magnet 50 is housed, and flux barriers (air gaps) 36 provided at both ends in the circumferential direction of the magnet housing portion 35.
  • the magnet housing portion 35 has an inner support surface 35a, an outer support surface 35b, and end support surfaces 35c, 35c.
  • the inner support surface 35 a is provided radially inward in the magnet housing portion 35.
  • the inner support surface 35 a is a flat surface orthogonal to the radial direction.
  • the outer side support surface 35b is provided in parallel with the inner side support surface 35a at a radial interval with respect to the inner side support surface 35a.
  • the outer side support surface 35b is a flat surface orthogonal to the radial direction.
  • the end support surfaces 35c, 35c extend radially outward from both circumferential ends of the inner support surface 35a.
  • the circumferential intervals of the plurality of magnet housing portions 35 are, for example, equal to one another.
  • the number of the plurality of magnet housings 35 is, for example, five.
  • the flux barrier 36 is provided so as to extend from the both ends in the circumferential direction of the magnet housing 35 along the circumferential direction to the outside of the magnet housing 35.
  • the flux barrier 36 is located radially outward of the end support surfaces 35 c of the magnet housing portion 35 c.
  • the flux barrier 36 preferably has a circumferential width dimension w1 of, for example, 1.0 mm ⁇ w1 ⁇ 2.0 mm.
  • the first protrusion 37 and the second protrusion 38 are provided on the outer peripheral portion of the rotor core 30.
  • the first protrusions 37 are disposed radially outward of the magnet housing portions 35.
  • the first protrusion 37 protrudes radially outward.
  • the outer peripheral surface 37a on the radially outer side of the first protrusion 37 has an arc shape with a radius R1 centered on a point C1 set radially outward of the central axis J when viewed from the axial direction.
  • the point C1 is located on a line L1 passing through the central axis J of the rotor core 30 and the circumferential center Cm of the magnet housing portion 35 when viewed from the axial direction.
  • the first projection 37 continuously extends in a uniform cross-sectional shape from one axial end of the rotor core 30 to the other axial end of the rotor core 30.
  • the curvature radius R1 of the outer peripheral surface 37a of the first projection 37 is preferably, for example, 10.0 mm ⁇ R1 ⁇ 24.0 mm.
  • the dimension T1 in the radial direction between the radially outer side surface 50b of the magnet 50 and the outer peripheral surface 37a of the first protrusion 37 which is the outer peripheral surface of the rotor core 30 is, for example, It is preferable that 1.8 mm ⁇ T1 ⁇ 2.4 mm.
  • the second protrusions 38 are located between the magnets 50 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the second projection 38 protrudes radially outward.
  • the outer peripheral surface 38a on the radially outer side of the second projection 38 has an arc shape with a radius R2 centered on a point C2 set on the radial outer side of the central axis J when viewed from the axial direction.
  • the point C2 is disposed on a line L2 passing through the central axis J of the rotor core 30 and the circumferential center Cn of the magnets 50 adjacent to each other in the circumferential direction, as viewed from the axial direction.
  • the second projection 38 continuously extends in a uniform cross section from one axial end of the rotor core 30 to the other axial end of the rotor core 30.
  • the curvature radius R2 of the outer peripheral surface 38a of the second projection 38 is preferably, for example, 10.0 mm ⁇ R2 ⁇ 24.0 mm.
  • Rotor core 30 has recesses 39A and 39B.
  • the recesses 39A and 39B are provided on the outer peripheral portion of the rotor core 30.
  • the recesses 39 ⁇ / b> A are provided on both sides in the circumferential direction of the first protrusion 37.
  • the recess 39 ⁇ / b> A is recessed radially inward of the first protrusion 37.
  • the recesses 39 ⁇ / b> B are provided on both sides in the circumferential direction of the second protrusion 38.
  • the recess 39 ⁇ / b> B is recessed radially inward of the second projection 38.
  • the rotor core 30 has a plurality of holes 40 radially outside the fixing hole 31 and radially inside the magnet support hole 32.
  • the plurality of holes 40 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the rotor core 30 is provided with ten holes 40.
  • the plurality of holes 40 are disposed on a line L1 passing through the circumferential center Cm of the magnet housing portion 35 and on a line L2 passing the circumferential center Cn of the magnet housing portions 35 and 35 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • Ru Each hole 40 extends axially and penetrates the rotor core 30 in the axial direction.
  • the hole 40 is curved in an arc shape centering on the central axis J when viewed from the axial direction.
  • the magnet 50 is a rectangle whose transverse cross section is a radial direction as the longitudinal direction, and is a substantially square pole extending in the axial direction.
  • the magnet 50 is inserted into the magnet housing portion 35. Thereby, the magnet 50 is included in the outer peripheral portion of the rotor core 30.
  • each magnet 50 is arrange
  • the plurality of magnets 50 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. That is, the plurality of magnets 50 are provided at intervals in the circumferential direction around the central axis J. In the present embodiment, the number of magnets 50 provided on the rotor 13 is five.
  • the radially inner side surface 50 a of the magnet 50 abuts against the inner support surface 35 a of the magnet housing portion 35.
  • the radially outer side surface 50 b of the magnet 50 abuts on the outer support surface 35 b of the magnet housing portion 35.
  • a part of the end surfaces 50 c on both sides in the circumferential direction of the magnet 50 abuts on the end support surface 35 c of the magnet housing portion 35.
  • the magnet 50 is positioned in the circumferential direction and the radial direction by being housed in the magnet housing portion 35.
  • the coercivity of the magnet 50 is preferably 1400 kA / m or more. Furthermore, the coercivity of the magnet 50 is preferably 1500 kA / m or less. Moreover, as for the magnet 50, it is preferable that thickness T 2 of radial direction is 2.6 mm or more.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the thickness T2 in the radial direction of the magnet 50 and the demagnetizing factor when the coercivity of the magnet 50 is made different.
  • the demagnetizing factor required for the motor 10 of this embodiment is, for example, -3%.
  • the coercive force Hcj of the magnet 50 is 1300 kA / m, the required demagnetizing factor can not be satisfied unless the thickness T2 in the radial direction of the magnet 50 is 3.4 mm or more.
  • the coercive force Hcj of the magnet 50 is 1400 kA / m
  • the required demagnetizing factor can be satisfied by setting the thickness T2 in the radial direction of the magnet 50 to 2.6 mm or more.
  • the coercive force Hcj of the magnet 50 is 1600 kA / m
  • the required demagnetizing factor can be satisfied even if the radial thickness T2 is 2.0 mm.
  • the magnet 50 becomes expensive when the coercive force Hcj exceeds 1500 kA / m, which leads to the cost increase of the motor 10. Therefore, as described above, the coercive force of the magnet 50 is preferably in the range of 1400 kA / m to 1500 kA / m.
  • FIG. 6 is a graph showing a change in the ratio of the induced voltage per unit volume when the radial thickness T2 of the magnet 50 is made different. As shown in FIG. 6, the ratio of the induced voltage to the unit volume decreases as the radial thickness T2 of the magnet 50 increases. That is, as the radial thickness T2 of the magnet 50 is larger, the generation efficiency of the induced voltage in the magnet 50 is lower. Further, as the thickness T2 of the magnet 50 is larger, the amount of material used for the magnet 50 is increased, which leads to higher cost. Therefore, as described above, the thickness T2 of the magnet 50 is preferably 3.0 mm or less.
  • FIG. 7 is a view showing a configuration of a full magnet type rotor 100 as a comparison object with the rotor 13 of the present embodiment.
  • the full magnet type rotor 100 is provided with a plurality of magnets 102 on the outer peripheral portion of the rotor core 101 at intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of magnets 102 include magnets 102N and magnets 102S having different magnetic poles.
  • the magnet 102 N and the magnet 102 S are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor core 101.
  • the magnet 102N is disposed at a position replaced with the magnet 50 of the rotor 13 of the present embodiment.
  • the magnet 102S is disposed at a position replaced with the second projection 38 of the rotor 13 of the present embodiment.
  • demagnetization resistance in the case where the coercive force per one of the magnet 102N and the magnet 102S is 1250 kA / m and the thickness T2 in the radial direction of the magnet 102N and the magnet 102S is 2 mm.
  • the ability is 100%.
  • the coercivity of each magnet 50 is It is necessary to be 1400 kA / m or more. That is, the rotor 13 of the consistent type motor 10 has a coercivity of 112% or more of the magnets 102N and 102S of the full magnet type rotor 100.
  • the rotor 13 of the present embodiment includes ten magnetic poles configured by the magnets 50 and the second protrusions 38.
  • the coercivity of the magnet 50 is 1400 kA / m or more, and the radial thickness T2 of the magnet 50 is 2.6 mm or more.
  • the rotor 13 and the motor 10 can reduce the number of magnets 50 more than the full magnet type rotor 100 while securing demagnetization resistance performance equivalent to the full magnet type rotor 100. Therefore, the rotor 13 and the motor 10 can be provided which can suppress the increase of the demagnetizing factor while suppressing the cost of the magnet 50.
  • the rotor 13 has a coercive force of the magnet 50 compared to a full magnet type rotor 100 in which the magnets 102N and 102S of different magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor core 101 as shown in FIG.
  • the coercivity of the full magnet type magnets 102N and 102S is 112% or more.
  • the rotor 13 and the motor 10 can be provided which can suppress the increase in the demagnetizing factor while suppressing the cost of the magnet 50.
  • the coercive force of the magnet 50 is 1500 kA / m or less. Magnets of 1500 kA / m or less can be manufactured relatively inexpensively. Thereby, the cost increase of the magnet 50 can be suppressed.
  • the thickness T2 in the radial direction of the magnet 50 is 3.0 mm or less.
  • the efficiency (induced voltage / volume) of the magnet 50 can be prevented from being reduced, and the amount of material used for the magnet 50 can be reduced to achieve cost reduction.
  • the flux barriers 36 are provided at both ends in the circumferential direction of the magnet housing portion 35.
  • the flux barrier 36 has a circumferential width dimension w1 of 1.0 mm ⁇ w1 ⁇ 2.0 mm.
  • the recessed portions 39A and 39B recessed inward in the radial direction are provided on both sides in the circumferential direction of the first protrusion 37 and the second protrusion 38.
  • the thickness T2 in the radial direction of the magnet 50 is smaller than the thickness (dimension) T1 in the radial direction between the radially outer side surface 50b of the magnet 50 and the outer peripheral surface of the rotor core 30.
  • the dimension T1 in the radial direction between the radially outer side surface 50b of the magnet 50 and the outer peripheral surface of the rotor core 30 is 1.8 mm ⁇ T1 ⁇ 2.4 mm.
  • the width dimension w2 of the magnet 50 in the direction orthogonal to the radial direction is 11.0 ⁇ w2 ⁇ 12.5.
  • the radius R0 of the rotor core 30 is 18.0 mm ⁇ R0 ⁇ 24.0 mm
  • the curvature radius R2 of the outer peripheral surface 38a of the second protrusion 38 is 10.0 mm ⁇ R2 ⁇ 24.0 mm
  • the curvature radius R1 of the outer peripheral surface 37a of the first protrusion 37 is 10.0 mm ⁇ R1 ⁇ 24.0 mm.
  • the rotor 13 includes ten magnetic poles configured by the magnets 50 and the second protrusions 38, and the stator 12 includes twelve slots of the coil 18 for applying a magnetic field to the rotor 13.
  • the application of the motor provided with the rotor of the embodiment described above and its variation is not particularly limited.

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Abstract

コンシクエント型モータのロータであって、上下方向に沿って延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、シャフトに固定されたロータコアと、ロータコアに内包され、中心軸周りの周方向に間隔をあけて設けられた複数のマグネットと、を備え、ロータコアには、周方向において互いに隣り合うマグネット同士の間で、中心軸を中心とした径方向の外側に突出する突極部が設けられ、マグネットの保磁力は、１４００ｋＡ／ｍ以上であり、マグネットの径方向の厚さが、２．６ｍｍ以上である、ロータ。

Description

ロータ、およびモータ
　本発明は、ロータ、およびモータに関する。
　モータのロータは、シャフトとともに回転するロータコアと、ロータコアの周方向に複数設けられたマグネットと、を備える。このようなロータにおいて、いわゆるコンシクエント型のロータが知られている。例えば、日本国公開公報第２０１０－２４６２３３号公報には、周方向で互いに隣り合うマグネットの間に突極が設けられたコンシクエント型のロータが開示されている。このロータは、マグネットを一方の磁極とし、突極を他方の磁極とする。
日本国公開公報第２０１０－２４６２３３号公報
　上記のようなコンシクエント型のロータにおいては、周方向に複数設けられたマグネットで、一方の磁極と他方の磁極とを交互に構成する一般的なロータ（以下、このようなロータをフルマグネット型のロータと称する）に比較すると、減磁率が大きくなってしまうという問題が生じる。フルマグネット型のロータの場合、一方の磁極を構成するマグネットから出た磁束は、他方の磁極を構成する他のマグネットを到達する。これに対し、コンシクエント型のロータは、一方の磁極を構成するマグネットから出た磁束のほとんどは、他方の磁極を構成する突極に到達するものの、磁束の一部は、マグネット自身に戻ってくる。このため、マグネットに逆磁界が作用し、減磁率が大きくなってしまう。
　減磁率が大きくなるのを抑えるため、マグネットの保磁力を高めることが考えられる。しかし、フルマグネット型のロータで用いるマグネットと同じ大きさで、フルマグネット型のロータと同等の減磁率を確保しようとすると、コンシクエント型のロータで用いるマグネットは、非常に高い保磁力を有する必要がある。その結果、マグネットのコストが著しく上昇し、モータのコスト上昇に繋がる。
　本発明は、上記事情に鑑みて、マグネットのコストを抑えつつ、減磁率が大きくなるのを抑えることのできるロータ、およびモータ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、コンシクエント型モータのロータであって、上下方向に沿って延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、前記シャフトに固定されたロータコアと、前記ロータコアに内包され、前記中心軸周りの周方向に間隔をあけて設けられた複数のマグネットと、を備え、前記ロータコアには、周方向において互いに隣り合う前記マグネット同士の間で、前記中心軸を中心とした径方向の外側に突出する突極部が設けられ、前記マグネットの保磁力は、１４００ｋＡ／ｍ以上であり、前記マグネットの径方向の厚さが、２．６ｍｍ以上である。
　本発明のモータの一つの態様は、上記のロータと、前記ロータと径方向に隙間を介して対向するステータと、を備え、前記ロータは、前記マグネットと前記突極部とによって構成される磁極を１０個備え、前記ステータは、前記ロータに磁界を印加するコイルのスロットを１２個備える。
　本発明の一つの態様によれば、マグネットのコストを抑えつつ、減磁率が大きくなるのを抑えることのできるロータ、およびモータが提供される。
図１は、一実施形態のモータの断面模式図である。 図２は、一実施形態のモータの断面図である。 図３は、一実施形態のロータの断面図である。 図４は、一実施形態のロータの一部を示す拡大断面図である。 図５は、一実施形態のロータにおいて、マグネットの保磁力を異ならせた場合の、マグネットの径方向の厚さと、減磁率との関係を示すグラフである。 図６は、一実施形態のロータにおいて、マグネットの径方向の厚さを異ならせた場合の、単位体積あたりの誘起電圧の比率の変化を示すグラフである。 図７は、一実施形態のロータとの比較対象としての、フルマグネット型のロータの構成を示す図である。
　図１は、本実施形態のモータ１０の断面模式図である。図１に示すように、モータ１０は、ハウジング１１と、ステータ１２と、上下方向に延びる中心軸Ｊに沿って配置されるシャフト２０を有するロータ１３と、ベアリングホルダ１４と、ベアリング１５，１６と、を備える。シャフト２０は、ベアリング１５，１６に回転可能に支持される。シャフト２０は、中心軸Ｊに沿った方向に延びる円柱状である。
　以下の説明においては、中心軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向」又は「上下方向」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、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。さらに、以下の説明において、「平面視」とは、軸方向から視た状態を意味する。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
　図２は、本実施形態のモータの断面図である。図２に示すように、ステータ１２は、ロータ１３の径方向外側においてロータ１３と径方向に隙間を介して対向する。ステータ１２は、周方向に間隔をあけて設けられた複数のティース１７と、各ティース１７に巻き回されたコイル１８と、を備える。コイル１８は、ロータ１３に印加する磁界を発生する。　本実施形態において、ティース１７およびコイル１８は、例えば１２個が設けられている。すなわち、本実施形態のモータ１０は、スロット数が１２である。
　図３は、本実施形態のロータの断面図である。なお、図３において、シャフト２０の図示を省略する。図２、図３に示すように、ロータ１３は、シャフト２０（図２参照）と、ロータコア３０と、ロータコア３０に内包された複数のマグネット５０と、を備える。
　ロータコア３０は、軸方向に延びる柱状である。図示は省略するが、ロータコア３０は、例えば、複数の板部材が軸方向に積層されて構成される。図３に示すように、ロータコア３０は、固定孔部３１と、マグネット支持孔（貫通孔）３２と、第一突起部（突出部）３７と、第二突起部（突極部）３８と、を有する。ここで、ロータコア３０の半径Ｒ０は、例えば、１８．０ｍｍ≦Ｒ０≦２４．０ｍｍであるのが好ましい。
　固定孔部３１は、ロータコア３０を軸方向に貫通する。固定孔部３１の軸方向に沿って視た形状は、中心軸Ｊを中心とする円形状である。固定孔部３１には、シャフト２０（図２参照）が通される。固定孔部３１の内周面は、シャフト２０の外周面に固定される。これにより、ロータコア３０は、シャフト２０に固定される。
　マグネット支持孔３２は、ロータコア３０の外周部に、周方向に間隔をあけて複数設けられる。複数のマグネット支持孔３２は、周方向に等間隔に配置される。また、複数のマグネット支持孔３２は、中心軸Ｊから径方向に等距離の位置に配置され、いわゆる同心状に配置される。ロータコア３０に設けられるマグネット支持孔３２の数は、例えば５個である。図４は、本実施形態のロータの一部を示す拡大断面図である。マグネット支持孔３２は、ロータコア３０を軸方向に貫通する。図４に示すように、マグネット支持孔３２は、マグネット５０が収容されるマグネット収容部３５と、マグネット収容部３５の周方向の両端に設けられたフラックスバリア（空隙）３６と、を有する。
　マグネット収容部３５は、内側支持面３５ａと、外側支持面３５ｂと、端部支持面３５ｃ，３５ｃと、を有する。内側支持面３５ａは、マグネット収容部３５において径方向内側に設けられる。内側支持面３５ａは、径方向と直交する平坦な面である。外側支持面３５ｂは、内側支持面３５ａに対して径方向に間隔を空けて、内側支持面３５ａと平行に設けられる。外側支持面３５ｂは、径方向と直交する平坦な面である。端部支持面３５ｃ，３５ｃは、内側支持面３５ａの周方向両端から径方向外側に向かって延びる。複数のマグネット収容部３５同士の周方向の間隔は、例えば、互いに同じである。複数のマグネット収容部３５の数は、例えば、５つである。
　フラックスバリア３６は、マグネット収容部３５の周方向の両端から周方向に沿ってマグネット収容部３５の外側に広がって設けられる。フラックスバリア３６は、マグネット収容部３５の端部支持面３５ｃ，３５ｃよりも径方向外側に位置する。ここで、フラックスバリア３６は、周方向の幅寸法ｗ１が、例えば、１．０ｍｍ≦ｗ１≦２．０ｍｍであるのが好ましい。
　図３に示すように、第一突起部３７および第二突起部３８は、ロータコア３０の外周部に設けられる。第一突起部３７は、各マグネット収容部３５の径方向外側に配置される。第一突起部３７は、径方向外側に突出している。第一突起部３７の径方向外側の外周面３７ａは、軸方向から視て、中心軸Ｊよりも径方向外側に設定された点Ｃ１を中心とした半径Ｒ１の円弧状である。点Ｃ１は、軸方向から見て、ロータコア３０の中心軸Ｊとマグネット収容部３５の周方向の中心Ｃｍとを通る線Ｌ１上に位置する。第一突起部３７は、ロータコア３０の軸方向の一端部から、ロータコア３０の軸方向の他端部まで一様な断面形状で連続して延びる。
　ここで、第一突起部３７の外周面３７ａの曲率半径Ｒ１は、例えば、１０．０ｍｍ≦Ｒ１≦２４．０ｍｍであるのが好ましい。また、図４に示すように、マグネット５０の径方向外側の側面５０ｂと、ロータコア３０の外周面である第一突起部３７の外周面３７ａとの間の、径方向における寸法Ｔ１は、例えば、１．８ｍｍ≦Ｔ１≦２．４ｍｍであるのが好ましい。
　図３に示すように、第二突起部３８は、周方向において互いに隣り合うマグネット５０同士の間に位置する。第二突起部３８は、径方向外側に突出している。第二突起部３８の径方向外側の外周面３８ａは、軸方向から視て、中心軸Ｊの径方向外側に設定された点Ｃ２を中心とした半径Ｒ２の円弧状である。点Ｃ２は、軸方向から見て、ロータコア３０の中心軸Ｊと、周方向で互いに隣り合うマグネット５０同士の周方向の中心Ｃｎとを通る線Ｌ２上に配置される。第二突起部３８は、ロータコア３０の軸方向の一端部から、ロータコア３０の軸方向の他端部まで一様な断面で連続して延びる。第二突起部３８の外周面３８ａの曲率半径Ｒ２は、例えば、１０．０ｍｍ≦Ｒ２≦２４．０ｍｍであるのが好ましい。
　また、本実施形態に示す様に、第一突起部３７の外周面３７ａの曲率半径Ｒ１と、第二突起部３８の外周面３８ａの曲率半径Ｒ２は、等しくすることが好ましい（Ｒ１＝Ｒ２）。
　ロータコア３０は、凹部３９Ａ、３９Ｂを有する。凹部３９Ａ、３９Ｂは、ロータコア３０の外周部に設けられる。　凹部３９Ａは、第一突起部３７の周方向両側にそれぞれ設けられる。凹部３９Ａは、第一突起部３７よりも径方向内側に窪む。凹部３９Ｂは、第二突起部３８の周方向両側にそれぞれ設けられる。凹部３９Ｂは、第二突起部３８よりも径方向内側に窪む。
　ロータコア３０は、固定孔部３１の径方向外側、かつマグネット支持孔３２の径方向内側に、複数の孔４０を有する。複数の孔４０は、周方向に等間隔に並ぶ。本実施形態において、ロータコア３０には、１０個の孔４０が設けられる。複数の孔４０は、マグネット収容部３５の周方向の中心Ｃｍを通る線Ｌ１上と、周方向で互いに隣り合うマグネット収容部３５，３５の周方向の中心Ｃｎを通る線Ｌ２上とに配置される。各孔４０は、軸方向に延び、ロータコア３０を軸方向に貫通する。孔４０は、軸方向から視て、中心軸Ｊを中心とした円弧状に湾曲している。
　マグネット５０は、横断面が径方向を長手方向とする長方形であり、軸方向に延びる略四角柱である。マグネット５０は、マグネット収容部３５に挿入される。これにより、マグネット５０は、ロータコア３０の外周部に内包される。また、各マグネット５０は、周方向に隣り合う第二突起部３８同士の間に配置される。複数のマグネット５０は、周方向に等間隔に配置される。すなわち、複数のマグネット５０は、中心軸Ｊ周りの周方向に間隔をあけて設けられる。本実施形態において、ロータ１３に設けられるマグネット５０の数は、５個である。
　図４に示すように、マグネット５０の径方向内側の側面５０ａは、マグネット収容部３５の内側支持面３５ａに突き当たる。マグネット５０の径方向外側の側面５０ｂは、マグネット収容部３５の外側支持面３５ｂに突き当たる。マグネット５０の周方向両側の端面５０ｃの一部は、マグネット収容部３５の端部支持面３５ｃに突き当たる。マグネット５０は、マグネット収容部３５に収容されることで、周方向および径方向に位置決めされる。
　マグネット５０の保磁力は、１４００ｋＡ／ｍ以上であるのが好ましい。さらに、マグネット５０の保磁力は、１５００ｋＡ／ｍ以下であるのが好ましい。また、マグネット５０は、径方向の厚さＴ２が２．６ｍｍ以上であるのが好ましい。
　図５は、マグネット５０の保磁力を異ならせた場合の、マグネット５０の径方向の厚さＴ２と、減磁率との関係を示すグラフである。図５に破線で示すように、本実施形態のモータ１０に要求される減磁率は、例えば－３％である。これに対し、マグネット５０の保磁力Ｈｃｊが、１３００ｋＡ／ｍである場合、マグネット５０の径方向の厚さＴ２を３．４ｍｍ以上としないと、要求される減磁率を満足することができない。これに対し、マグネット５０の保磁力Ｈｃｊを１４００ｋＡ／ｍとした場合、マグネット５０の径方向の厚さＴ２を２．６ｍｍ以上とすることで、要求される減磁率を満足することができる。また、マグネット５０の保磁力Ｈｃｊを１６００ｋＡ／ｍとした場合、径方向の厚さＴ２が２．０ｍｍであっても、要求される減磁率を満足することができる。しかしながら、一般的にマグネット５０は、保磁力Ｈｃｊが１５００ｋＡ／ｍを超えると高価となり、モータ１０の高コスト化に繋がる。したがって、マグネット５０の保磁力は、前記したように、１４００ｋＡ／ｍ以上、１５００ｋＡ／ｍ以下とするのが好ましい。
　さらに、マグネット５０は、径方向の厚さＴ２が３．０ｍｍ以下であるのが好ましい。図６は、マグネット５０の径方向の厚さＴ２を異ならせた場合の、単位体積あたりの誘起電圧の比率の変化を示すグラフである。この図６に示すように、マグネット５０の径方向の厚さＴ２が大きいほど、単位体積あたりに対する誘起電圧の比率が小さくなる。すなわち、マグネット５０の径方向の厚さＴ２が大きいほど、マグネット５０における誘起電圧の発生効率が低くなる。また、マグネット５０の厚さＴ２が大きいほど、マグネット５０の使用材料量が増え、高コスト化に繋がる。したがって、マグネット５０の厚さＴ２は、前記したように、３．０ｍｍ以下とするのが好ましい。
　図７は、本実施形態のロータ１３との比較対象としての、フルマグネット型のロータ１００の構成を示す図である。フルマグネット型のロータ１００は、ロータコア１０１の外周部に、周方向に間隔をあけて複数のマグネット１０２を備える。複数のマグネット１０２は、互いに異なる磁極を有したマグネット１０２Ｎとマグネット１０２Ｓとを有している。マグネット１０２Ｎとマグネット１０２Ｓとは、ロータコア１０１の周方向に交互に配置される。ここで、マグネット１０２Ｎは、本実施形態のロータ１３のマグネット５０に置換した位置に配置される。マグネット１０２Ｓは、本実施形態のロータ１３の第二突起部３８に置換した位置に配置される。ここで、フルマグネット型のロータ１００において、マグネット１０２Ｎおよびマグネット１０２Ｓの１個当たりの保磁力を１２５０ｋＡ／ｍとし、マグネット１０２Ｎおよびマグネット１０２Ｓの径方向の厚さＴ２を２ｍｍとした場合における耐減磁性能を１００％とする。図１～図４に示したような本実施形態のロータ１３において、フルマグネット型のロータ１００における耐減磁性能と同等の耐減磁性能を得ようとすると、各マグネット５０の保磁力は、１４００ｋＡ／ｍ以上とする必要がある。すなわち、コンシクエント型のモータ１０のロータ１３は、フルマグネット型のロータ１００のマグネット１０２Ｎ，１０２Ｓに対し、マグネット５０の保磁力が１１２％以上である。
　さらに、図４に示すように、マグネット５０の径方向の厚さＴ２は、マグネット５０の径方向外側の側面５０ｂとロータコア３０の外周面との間の径方向における厚さＴ１よりも小さくするのが好ましい。また、マグネット５０は、径方向に直交する方向の幅寸法Ｗ２が、１１．０≦ｗ２≦１２．５であるのが好ましい。
　上記のようにして、本実施形態のロータ１３は、マグネット５０と第二突起部３８とによって構成される磁極を、１０個備える。
　本実施形態によれば、コンシクエント型のモータ１０のロータ１３において、マグネット５０の保磁力は、１４００ｋＡ／ｍ以上であり、マグネット５０の径方向の厚さＴ２が、２．６ｍｍ以上である。これにより、ロータ１３およびモータ１０は、フルマグネット型のロータ１００と同等の耐減磁性能を確保しつつ、フルマグネット型のロータ１００よりもマグネット５０の数を減らすことができる。したがって、マグネット５０のコストを抑えつつ、減磁率が大きくなるのを抑えることのできるロータ１３およびモータ１０が提供される。
　本実施形態のロータ１３は、図７に示すような、互いに異なる磁極のマグネット１０２Ｎ、１０２Ｓをロータコア１０１の周方向に交互に配置したフルマグネット型のロータ１００と比較して、マグネット５０の保磁力が、フルマグネット型のマグネット１０２Ｎ、１０２Ｓの保磁力に対して１１２％以上である。これにより、マグネット５０のコストを抑えつつ、減磁率が大きくなるのを抑えることのできるロータ１３およびモータ１０が提供される。
　本実施形態によれば、マグネット５０の保磁力が、１５００ｋＡ／ｍ以下である。１５００ｋＡ／ｍ以下のマグネットは、比較的安価に製造できる。これにより、マグネット５０の高コスト化を抑えることができる。
　本実施形態によれば、マグネット５０の径方向の厚さＴ２は、３．０ｍｍ以下である。これにより、マグネット５０の効率（誘起電圧／体積）が落ちるのを抑えるとともに、マグネット５０の使用材料量を抑え、低コスト化を図ることができる。
　本実施形態によれば、マグネット収容部３５の周方向の両端に、フラックスバリア３６が設けられる。また、フラックスバリア３６は、周方向の幅寸法ｗ１が、１．０ｍｍ≦ｗ１≦２．０ｍｍである。これにより、ステータ１２とマグネット５０の間を流れる磁束が拡散しないようにすることができ、磁束の流れをスムーズなものとすることができる。
　本実施形態によれば、第一突起部３７，第二突起部３８の周方向両側に、径方向内側に向かって窪む凹部３９Ａ，３９Ｂが設けられる。これにより、ステータ１２とマグネット５０の間を流れる磁束が拡散しないようにすることができ、磁束の流れをスムーズなものとすることができる。
　本実施形態によれば、マグネット５０の径方向の厚さＴ２は、マグネット５０の径方向外側の側面５０ｂとロータコア３０の外周面との間の径方向における厚さ（寸法）Ｔ１よりも小さい。また、マグネット５０の径方向外側の側面５０ｂとロータコア３０の外周面との間の径方向における寸法Ｔ１は、１．８ｍｍ≦Ｔ１≦２．４ｍｍである。これにより、マグネット５０をマグネット収容部３５内に保持しつつ、よりステータ１２側へ近づけることができる。したがって、磁束がマグネット５０とティース１７との間以外に漏れることが抑制される。
　本実施形態によれば、マグネット５０は、径方向に直交する方向の幅寸法ｗ２が、１１．０≦ｗ２≦１２．５である。また、ロータコア３０の半径Ｒ０は、１８．０ｍｍ≦Ｒ０≦２４．０ｍｍであり、第二突起部３８の外周面３８ａの曲率半径Ｒ２は、１０．０ｍｍ≦Ｒ２≦２４．０ｍｍである。さらに、第一突起部３７の外周面３７ａの曲率半径Ｒ１は、１０．０ｍｍ≦Ｒ１≦２４．０ｍｍである。このようなロータ１３は、マグネット５０のコストを抑えつつ、減磁率が大きくなるのを抑えることができる。
　本実施形態によれば、ロータ１３は、マグネット５０と第二突起部３８とによって構成される磁極を１０個備え、ステータ１２は、ロータ１３に磁界を印加するコイル１８のスロットを１２個備える。これにより、マグネット５０のコストを抑えつつ、減磁率が大きくなるのを抑えることができる。
　以上に、本発明の一実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
　例えば、上述した実施形態およびその変形例のロータを備えるモータの用途は、特に限定されない。

Claims (14)

  1. 　コンシクエント型モータのロータであって、
    　上下方向に沿って延びる中心軸を中心として回転するシャフトと、
    　前記シャフトに固定されたロータコアと、
    　前記ロータコアに内包され、前記中心軸周りの周方向に間隔をあけて設けられた複数のマグネットと、を備え、
    　前記ロータコアには、周方向において互いに隣り合う前記マグネット同士の間で、前記中心軸を中心とした径方向の外側に突出する突極部が設けられ、
    　前記マグネットの保磁力は、１４００ｋＡ／ｍ以上であり、
    　前記マグネットの径方向の厚さが、２．６ｍｍ以上である、ロータ。
  2. 　互いに異なる磁極のマグネットをロータコアの周方向に交互に配置したフルマグネット型のロータと比較して、　前記ロータの前記マグネットの保磁力は、フルマグネット型のマグネットの保磁力に対して１１２％以上である、請求項１に記載のロータ。
  3. 　前記マグネットの保磁力が、１５００ｋＡ／ｍ以下である、請求項１又は２に記載のロータ。
  4. 　前記マグネットの径方向の厚さは、３．０ｍｍ以下である、請求項１～３の何れか一項に記載のロータ。
  5. 　前記ロータコアには、前記マグネットが挿入される貫通孔が設けられ、　前記貫通孔の周方向の両端には、空隙が設けられる、請求項１～４の何れか一項に記載のロータ。
  6. 　前記空隙は、周方向の幅寸法ｗ１が、１．０ｍｍ≦ｗ１≦２．０ｍｍである、請求項５に記載のロータ。
  7. 　前記突極部の周方向両側に、径方向内側に向かって窪む凹部が設けられる、請求項１～６の何れか一項に記載のロータ。
  8. 　前記マグネットの径方向の厚さは、前記マグネットの径方向外側の側面と前記ロータコアの外周面との間の径方向における寸法よりも小さい、請求項１～７の何れか一項に記載のロータ。
  9. 前記マグネットの径方向外側の側面と前記ロータコアの外周面との間の径方向における寸法Ｔ１は、１．８ｍｍ≦Ｔ１≦２．４ｍｍである、請求項１～８の何れか一項に記載のロータ。
  10. 　前記マグネットは、径方向に直交する方向の幅寸法Ｗ２が、１１．０ｍｍ≦ｗ２≦１２．５ｍｍである、請求項１～９の何れか一項に記載のロータ。
  11. 　前記ロータコアの半径Ｒ０は、１８．０ｍｍ≦Ｒ０≦２４．０ｍｍであり、
    　前記突極部の外周面の曲率半径Ｒ２は、１０．０ｍｍ≦Ｒ２≦２４．０ｍｍである、請求項１～１０の何れか一項に記載のロータ。
  12. 　前記ロータコアは、前記マグネットの径方向外側に突出する突出部を有し、
    　前記突出部の周方向両端に、径方向の内側に向かって窪む凹部が設けられる、請求項１～１１の何れか一項に記載のロータ。
  13. 　前記突出部の外周面の曲率半径Ｒ１は、１０．０ｍｍ≦Ｒ１≦２４．０ｍｍである、請求項１２に記載のロータ。
  14. 　請求項１～１３の何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介して対向するステータと、を備え、
    　前記ロータは、前記マグネットと前記突極部とによって構成される磁極を１０個備え、
    　前記ステータは、前記ロータに磁界を印加するコイルのスロットを１２個備える、モータ。
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