WO2022230265A1 - ロータ、およびモータ - Google Patents

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WO2022230265A1
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less
circumferential dimension
inclination angle
magnet
rotor
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PCT/JP2022/003129
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French (fr)
Inventor
辰也 伊藤
明 一円
慶介 福永
Original Assignee
日本電産株式会社
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    • 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
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
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    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles

Definitions

  • the present invention relates to rotors and motors.
  • This application is based on Japanese Patent Application No. 2021-074314 filed on April 26, 2021. This application claims the benefit of priority to that application. The entire contents of which are incorporated into this application by reference.
  • the rotor of the motor includes a rotor core that rotates together with the shaft, and a plurality of magnets that are provided in the circumferential direction of the rotor core.
  • a so-called consequent type rotor is known.
  • Patent Literature 1 discloses a consequent rotor in which salient pole portions, which are pseudo poles having no magnets, are provided between magnets adjacent to each other in the circumferential direction. This rotor has a magnet as one magnetic pole and a salient pole portion as the other magnetic pole.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-100000 describes that a salient pole portion is provided with a linear tapered portion to increase the magnetic flux density generated in the center of the salient pole portion in the circumferential direction, thereby reducing the cogging torque generated in the motor. .
  • the cogging torque increases depending on the inclination angle of the tapered portion, which is not taken into consideration in Patent Document 1. Further, depending on the inclination angle of the taper portion, the back electromotive voltage may be lowered, and the drive torque may be lowered.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to provide a rotor and a motor that can reduce the increase in cogging torque and the decrease in drive torque.
  • One aspect of the rotor of the present invention includes a shaft that rotates around a central axis that extends along the vertical direction, a rotor core that is fixed to the shaft, and a radially outer end of the rotor core centered on the central axis. and a plurality of magnets arranged in a portion and spaced apart in a circumferential direction around the central axis, wherein the rotor core is located radially outward between the magnets adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the salient pole portion has an end face extending in the circumferential direction located at the radially outer end when viewed in the axial direction, and radially inward from both ends of the end face in the circumferential direction.
  • the circumferential dimension of the end surface is 20.5 mm with respect to the maximum circumferential dimension of the magnet. It is 0% or more and 50.0% or less, and the inclination angle of the inclined surface with respect to the magnetic pole center line is 20° or more and 50° or less.
  • One aspect of the motor of the present invention has the rotor described above and a stator facing the rotor in the radial direction with a gap therebetween.
  • an increase in cogging torque and a decrease in drive torque can be reduced in the rotor and motor.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor of one embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the tilt angle ⁇ [°] and the change rate of the back electromotive force.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the tilt angle ⁇ [°] and the rate of change of cogging torque.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the range in which the inclination angle ⁇ is 30° or more and 57° or less in FIG. 4 .
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a motor 10 of this embodiment.
  • a motor (consequent type motor) 10 includes a housing 11, a stator 12, a rotor 13 having a shaft 20 arranged along a vertically extending central axis J, a bearing holder 14, bearings 15, 16; Shaft 20 is rotatably supported by bearings 15 and 16 .
  • the shaft 20 has a columnar shape extending in a direction along the central axis J. As shown in FIG.
  • the direction parallel to the central axis J will simply be referred to as the “axial direction” or the “vertical direction”, and the radial direction around the central axis J will simply be referred to as the “radial direction”. , that is, the circumference of the central axis J is simply referred to as the "circumferential direction”.
  • plane view means a state viewed from the axial direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor 10 of this embodiment.
  • the stator 12 faces the rotor 13 radially outside the rotor 13 with a gap therebetween.
  • Stator 12 is cylindrical.
  • the stator 12 includes multiple teeth 17 and coils 18 .
  • the teeth 17 are provided at intervals in the circumferential direction.
  • the teeth 17 extend radially inward and face the rotor 13 in the radial direction.
  • a coil 18 is wound around each tooth 17 .
  • Coil 18 generates a magnetic field to be applied to rotor 13 .
  • the stator 12 has slots 19 between adjacent teeth 17 respectively. That is, the coils 18 wound around the teeth 17 are positioned within the plurality of slots 19 .
  • nine teeth 17 and nine coils 18 are provided, for example. That is, the motor 10 of this embodiment has nine slots.
  • the rotor 13 includes a shaft 20 , a rotor core 30 and a plurality of magnets 50 housed 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 constructed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets of a predetermined shape in the axial direction.
  • Rotor core 30 has core portion 21 , ring portion 31 and space 25 .
  • the core portion 21 and the ring portion 31 are each cylindrical.
  • the ring portion 31 has a through hole 11a.
  • the through hole 11a extends along the central axis J.
  • the through-hole 11a penetrates the rotor core 30 in the axial direction.
  • a shaft 20 passes through the through hole 11a. That is, the shaft 20 is arranged inside the through hole 11a.
  • the ring portion 31 has an annular cross section and is connected in the circumferential direction of the rotor core 30 .
  • the core portion 21 extends along the central axis J.
  • the core portion 21 is cylindrical and positioned radially outward of the ring portion 31 . That is, the core portion 21 is arranged concentrically with the ring portion 31 .
  • the core portion 21 has a plurality of magnet attachment portions 22 and a plurality of salient pole portions 23 .
  • the plurality of magnet mounting portions 22 and the plurality of salient pole portions 23 are positioned on the outer peripheral surface of the core portion 21 .
  • the plurality of magnet attachment portions 22 and the plurality of salient pole portions 23 each protrude radially outward of the core portion 21 .
  • the magnet mounting portions 22 and the salient pole portions 23 are arranged alternately in the circumferential direction of the core portion 21 , that is, in the circumferential direction of the rotor core 30 .
  • a magnet 50 is fixed to the magnet mounting portion 22 .
  • the magnet mounting portion 22 has a planar shape with a radially outer tip portion extending in the circumferential direction. That is, the motor 10 in this embodiment is a so-called SPM motor (Surface Permanent Magnet Motor) in which the magnet 50 is arranged on the outer peripheral surface of the rotor core 30 .
  • the magnet 50 and the magnet attachment portion 22 of the core portion 21 constitute the magnetic pole portion 35 .
  • the magnetic pole portion 35 protrudes radially outward from the core portion 21 .
  • the magnetic pole portion 35 is one magnetic pole in the rotor 13 .
  • the magnet 50 is, for example, a neodymium sintered magnet. That is, the magnet 50 contains neodymium.
  • the magnet 50 has an arc-shaped outer peripheral surface 50 a protruding radially outward from the rotor core 30 in a cross section perpendicular to the central axis J. As shown in FIG.
  • the outer peripheral surface 50a extends in the circumferential direction.
  • the magnet 50 has side surfaces 50b at both ends in the circumferential direction of the outer peripheral surface 50a.
  • the side surface 50b extends radially inward from the outer peripheral surface 50a.
  • the side surface 50 b is parallel to the magnetic pole center line (d-axis) C ⁇ b>1 of the magnetic pole portion 35 .
  • the salient pole portion 23 has an end surface 24 and an inclined surface 40 .
  • the end face 24 is located at the radially outer end of the salient pole portion 23 when viewed in the axial direction and extends in the circumferential direction.
  • the inclined surfaces 40 extend radially inward from both circumferential ends of the end surface 24 while being inclined away from the magnetic pole center line (d-axis) C2 of the salient pole portion 23 . That is, the circumferential length of the salient pole portion 23 becomes smaller toward the radially outer side.
  • the salient pole portion 23 is the other magnetic pole of the rotor 13 .
  • the rotor 13 has a plurality of magnetic pole portions 35 and a plurality of salient pole portions 23, each functioning as a magnetic pole.
  • the magnetic pole portions 35 and the salient pole portions 23 are arranged alternately in the circumferential direction of the rotor core 30 .
  • the space 25 is located radially outside the ring portion 31 in the core portion 21 .
  • the space 25 is positioned radially inside the magnet mounting portion 22 and the salient pole portion 23 in the core portion 21 .
  • the space 25 axially penetrates the cylindrical core portion 21 .
  • the center position of the space 25 in the circumferential direction is located on the magnetic pole center line C ⁇ b>1 of the magnetic pole portion 35 or on the magnetic pole center line C ⁇ b>2 of the salient pole portion 23 . Since the space 25 has a lower magnetic permeability than the rotor core 30, the space 25 prevents the flow of magnetic flux radially inward. As a result, the magnetic flux tends to flow outward in the radial direction, and a decrease in drive torque can be suppressed.
  • the space 25 does not necessarily need to contain air, and may be any region in the rotor core 30 that has a higher magnetic resistance than other portions. For example, a substance other than air, such as resin, may exist in the space 25 .
  • the cogging torque can be reduced by reducing the circumferential dimension A of the end surface 24 of the salient pole portion 23, but the back electromotive voltage is reduced, which may lead to insufficient driving torque.
  • the circumferential dimension A of the end face 24 is 20.0% or more and 50.0% or less of the maximum circumferential dimension B of the magnet 50, and the inclined surface 40 is positioned along the magnetic pole center line.
  • the inclination angle ⁇ inclined with respect to C2 is 20° or more and 50° or less. That is, the ratio of (the circumferential dimension A of the end surface 24)/(the maximum circumferential dimension B of the magnet 50) (hereinafter referred to as the ratio of A/B) is 20.0% or more and 50.0% or less. is preferred.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the tilt angle ⁇ [°] and the rate of change of the back electromotive force in the range of A/B from 10.0% to 90.0%.
  • the rotor 13 having a reference configuration in which the circumferential dimension A of the end face 24 is 100% of the maximum circumferential dimension B of the magnet 50 and the inclination angle ⁇ is 15° is the change rate of the back electromotive force. is used as a reference value, and the ratio of the amount of reduction to the reference value of the back electromotive force generated when A/B and the rotor 13 with the tilt angle ⁇ [°] changed is used is shown.
  • Be is the back electromotive force of the reference value and Be1 is the back electromotive force generated when A/B and the rotor 13 with the tilt angle ⁇ [°] changed, then 100 ⁇ (Be1 ⁇ Be)/Be is shown as percent change (%).
  • the change rate of the back electromotive voltage is less than about -9.5%, there is a possibility that the driving torque will be insufficient, but as shown in FIG. % or less, and the inclination angle is 20° or more and 50° or less, the change rate of the back electromotive voltage can be -9.5% or more. Therefore, it is possible to prevent the driving torque from becoming insufficient.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the inclination angle ⁇ [°] and the rate of change of cogging torque when the ratio of A/B is in the range of 10.0% to 90.0%.
  • the rate of change of the cogging torque similarly to the rate of change of the back electromotive force, the circumferential dimension A of the end face 24 is 100% of the maximum circumferential dimension B of the magnet 50, and the inclination angle ⁇ is With the cogging torque generated when the rotor 13 having the reference configuration of 15° is used as the reference value, the cogging torque generated when the rotor 13 with the A/B and the inclination angle ⁇ [°] changed is used as the reference value Indicates the percentage reduction amount.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the range in which the inclination angle ⁇ is 30° or more and 57° or less in FIG. 4 .
  • the cogging torque tends to have a minimum value at a specific tilt angle ⁇ . Therefore, by setting the inclination angle ⁇ to 20° or more and 50° or less from the above tendency, it is possible to select the inclination angle ⁇ at which the cogging torque becomes the minimum value at each ratio of A/B, thereby increasing the rate of change of the cogging torque. can. Therefore, by setting the inclination angle ⁇ to 20° or more and 50° or less, the cogging torque becomes a minimum value, and the rotor 13 and the motor 10 having the salient pole portions 23 and the magnets 50 with which the cogging torque is smaller than the reference value are constructed. can do.
  • the ratio of A/B is set to 20.0% or more and 50.0% or less, the tilt angle is set to 20° or more, By setting the angle to 50° or less, an increase in cogging torque and a decrease in driving torque can be reduced in the rotor 13 and the motor 10 .
  • the ratio of A/B is set to 20.0% or more and 50.0% or less, and the inclination angle is set to 20° or more and 50° or less, thereby suppressing insufficient driving torque.
  • the cogging torque can be reduced to 46.3% or more of the reference value (cogging torque change rate when the ratio of A/B is 50.0% at an inclination angle of 40°).
  • the ratio of A/B is set to 20.0% or more and 45.0% or less, and at the inclination angle ⁇ selected from the range of 20° or more and 50° or less, the reduction amount of the cogging torque is less than the reference value.
  • the cogging torque is set to 54.6% with respect to the reference value. % can be reduced by 56.5% or more.
  • the ratio of A/B is set to 20.0% or more and 33.3% or less, and at the inclination angle ⁇ selected from the range of 40° or more and 50° or less, the cogging torque reduction amount is less than the reference value.
  • the cogging torque is reduced to 75.8% with respect to the reference value. % can be reduced by 79.9% or more.
  • the ratio of A/B is set to 20.0% or more and 31.7% or less, and at the inclination angle ⁇ selected from the range of 43° or more and 50° or less, the reduction amount of the cogging torque is less than the reference value.
  • the cogging torque is reduced to 79.9% with respect to the reference value. % can be reduced by 82.4% or more.
  • the ratio of A/B is set to 20.0% or more and 26.7% or less, and at the inclination angle ⁇ selected from the range of 46° or more and 50° or less, the cogging torque reduction amount is less than the reference value.
  • the cogging torque is reduced to 84.0% with respect to the reference value. % can be reduced by 88.0% or more.
  • the ratio of A/B is set to 20.0% or more and 25.0% or less, and at an inclination angle ⁇ selected from the range of 48° or more and 50° or less, the amount of reduction in cogging torque is less than the reference value.
  • the cogging torque is reduced to 88.0% with respect to the reference value. % can be reduced by 91.9% or more.
  • the inclination angle ⁇ , the dimension A of the end face 24 of the salient pole portion 23, and the maximum dimension B of the magnet 50 are set based on the ratio A/B set according to the upper limit of the cogging torque.
  • the amount of reduction in cogging torque can be 56.5% or more, which exceeds the reference value of 54.6%.
  • the ratio of A/B can be 79.9% or more, which exceeds the reference value of 75.8%.
  • the amount of reduction in cogging torque can be 80.6% or more, which exceeds the reference value of 79.9%.
  • the amount of reduction in cogging torque can be 88.0% or more, which exceeds the reference value of 84.0%.
  • the interrelationship between the ratio of A/B and the inclination angle ⁇ can be made 90.8% or more of the reference value without dependence.
  • the ratio of A/B and the tilt angle ⁇ are set in each setting (2) of the cogging torque with the above values, the change rate of the back electromotive force is -9.5% or more, and the driving torque is insufficient. can be suppressed. Therefore, according to the present embodiment, the inclination angle ⁇ , the dimension A of the end surface 24 of the salient pole portion 23 and the magnet 50 are calculated based on the ratio A/B set according to the lower limit of the cogging torque reduction amount with respect to the reference value. By setting the maximum dimension B of , the amount of reduction of the cogging torque with respect to the reference value can be made equal to or greater than each lower limit value while suppressing the shortage of the driving torque.
  • the circumferential dimension A of the end surface 24 of the salient pole portion 23 is set to 20.0% or more and 50.0% or less of the maximum circumferential dimension B of the magnet 50,
  • the inclination angle ⁇ at which the inclined surface 40 is inclined with respect to the magnetic pole center line C2 is set to 20° or more and 50° or less, an increase in cogging torque and a decrease in drive torque can be reduced.
  • the inclination angle ⁇ , the dimension A of the end surface 24 of the salient pole portion 23, and the maximum dimension B of the magnet 50 are set based on the ratio of A/B, thereby suppressing insufficient driving torque.
  • the reduction amount of the cogging torque with respect to the reference value can be made equal to or greater than the predetermined lower limit.
  • the increase in cogging torque and the decrease in drive torque can be reduced.
  • the use of the motor provided with the rotor of the embodiment described above is not particularly limited.
  • Motors having rotors according to the above-described embodiments and modifications thereof are mounted in, for example, electric pumps, electric power steering, and the like.

Abstract

本発明のロータの一つの態様は、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、ロータコアにおける中心軸を中心とした径方向外側の端部に配置され、中心軸を中心とした周方向に間隔をあけて設けられた複数のマグネットと、を備える。ロータコアは、周方向において互いに隣り合うマグネット同士の間で、径方向外側に突出する突極部を有する。突極部は、軸方向に見て径方向外側の端部に位置し周方向に延びる端面と、端面の周方向両端からそれぞれ径方向内側に向かうに従って、突極部の磁極中心線に対して離れる方向に傾斜して延びる傾斜面と、を有する。端面の周方向の寸法は、マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、５０．０％以下であり、傾斜面が磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、２０°以上、５０°以下である。

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。
本出願は、２０２１年４月２６日に提出された日本特許出願第２０２１－０７４３１４号に基づいている。本出願は、当該出願に対して優先権の利益を主張するものである。その内容全体は、参照されることによって本出願に援用される。
　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、特許文献１には、周方向で互いに隣り合うマグネットの間にマグネットを有さない擬似極である突極部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、突極部を他方の磁極とする。
　コンシクエント型のロータは、突極部と磁極部との磁気アンバランスが発生し、モータにコギングトルクが生じる。特許文献１には、突極部に直線状のテーパ部を設けることで、突極部の周方向中央に生じる磁束密度を大きくして、モータに生じるコギングトルクを低減することが記載されている。
特開２０１８－１１７４８９号公報
　しかしながら、テーパ部の傾斜角度によってはコギングトルクが上昇するが、特許文献１では考慮されていない。また、テーパ部の傾斜角度によっては逆起電圧の低下が生じ駆動トルクが低下するが、この点についても特許文献１では考慮されていない。
　本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コギングトルクの上昇および駆動トルクの低下を低減できるロータ、およびモータを提供することを目的とする。
　本発明のロータの一つの態様は、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、前記ロータコアにおける前記中心軸を中心とした径方向外側の端部に配置され、前記中心軸を中心とした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、径方向外側に突出する突極部を有し、前記突極部は、軸方向に見て径方向外側の端部に位置し周方向に延びる端面と、前記端面の周方向両端からそれぞれ径方向内側に向かうに従って、前記突極部の磁極中心線に対して離れる方向に傾斜して延びる傾斜面と、を有し、前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、５０．０％以下であり、前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、２０°以上、５０°以下である。
　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、を有する。
　本発明の一つの態様によれば、ロータ、およびモータにおいてコギングトルクの上昇および駆動トルクの低下を低減できる。
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、傾斜角θ［°］と逆起電圧の変化率との関係を示す図である。 図４は、傾斜角θ［°］とコギングトルクの変化率との関係を示す図である。 図５は、図４において傾斜角θが３０°以上、５７°以下の範囲を拡大した図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るロータ、およびモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。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（コンシクエント型モータ）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を備えるロータ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。
　なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
　図２は、本実施形態のモータ１０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、円筒状である。ステータ１２は、複数のティース１７と、コイル１８と、を備える。ティース１７は、周方向に間隔をあけて設けられている。ティース１７は、径方向内側に延びロータ１３と径方向で対向する。コイル１８は、各ティース１７に巻き回されている。コイル１８は、ロータ１３に印加する磁界を発生する。ステータ１２は、隣り合うティース１７の間に、それぞれ、スロット１９を有する。すなわち、複数のスロット１９内には、ティース１７に巻かれたコイル１８が位置付けられている。
 　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９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９である。
　ロータ１３は、シャフト２０と、ロータコア３０と、ロータコア３０に収容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、所定の形状の電磁鋼板を、軸方向に複数枚、積層することによって構成されている。ロータコア３０は、コア部２１とリング部３１と空間２５とを有する。コア部２１及びリング部３１は、それぞれ円筒状である。リング部３１は、貫通孔１１ａを有する。貫通孔１１ａは、中心軸Ｊに沿って延びる。貫通孔１１ａは、ロータコア３０を軸方向に貫通している。貫通孔１１ａには、シャフト２０が貫通する。すなわち、シャフト２０は、貫通孔１１ａ内に配置されている。リング部３１は、ロータコア３０の周方向に繋がった断面円環状である。
　コア部２１は、中心軸Ｊに沿って延びる。コア部２１は、リング部３１の径方向外側に位置する円筒状である。すなわち、コア部２１は、リング部３１と同心状に配置されている。
　コア部２１は、複数のマグネット取付部２２および複数の突極部２３を有する。複数のマグネット取付部２２および複数の突極部２３は、コア部２１外周面に位置する。複数のマグネット取付部２２及び複数の突極部２３は、それぞれ、コア部２１の径方向の外側に突出している。マグネット取付部２２及び突極部２３は、コア部２１の周方向、すなわちロータコア３０の周方向に、交互に並んで配置されている。
　マグネット取付部２２には、マグネット５０が固定されている。マグネット取付部２２は、径方向外側の先端部分が周方向に延びる平面状である。すなわち、本実施形態におけるモータ１０は、マグネット５０がロータコア３０の外周面上に配置された、いわゆるＳＰＭモータ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｍｏｔｏｒ）である。マグネット５０およびコア部２１のマグネット取付部２２が、磁極部３５を構成する。磁極部３５は、コア部２１の径方向の外側に突出している。磁極部３５は、ロータ１３における一方の磁極である。
　マグネット５０は、一例として、ネオジウム焼結磁石である。すなわち、マグネット５０は、ネオジウムを含む。マグネット５０は、中心軸Ｊに直交する断面において、ロータコア３０の径方向の外側に突出する円弧状の外周面５０ａを有する。外周面５０ａは、周方向に延びる。マグネット５０は、外周面５０ａの周方向における両端部にそれぞれ側面５０ｂを有する。側面５０ｂは、外周面５０ａから径方向内側に延びる。側面５０ｂは、磁極部３５の磁極中心線（ｄ軸）Ｃ１と平行である。
　突極部２３は、端面２４と、傾斜面４０と、を有する。端面２４は、軸方向に見て突極部２３の径方向外側の端部に位置し周方向に延びる。傾斜面４０は、端面２４の周方向両端からそれぞれ径方向内側に向かうに従って、突極部２３の磁極中心線（ｄ軸）Ｃ２に対して離れる方向に傾斜して延びる。すなわち、突極部２３の周方向の長さは、径方向外側に向かうほど小さい。突極部２３は、ロータ１３における他方の磁極である。
　すなわち、ロータ１３は、それぞれが磁極として機能する複数の磁極部３５と複数の突極部２３とを有する。磁極部３５及び突極部２３は、ロータコア３０の周方向に交互に並んで配置されている。本実施形態のロータ１３は、磁極数が６である。従って、本実施形態のモータ１０は、ロータ１３の磁極数：ステータ１２のスロット数＝２：３である。
　空間２５は、コア部２１におけるリング部３１の径方向外側に位置する。空間２５は、コア部２１におけるマグネット取付部２２および突極部２３の径方向内側に位置する。空間２５は、円筒状のコア部２１を、軸方向に貫通している。空間２５の周方向の中心位置は、磁極部３５の磁極中心線Ｃ１上、または、突極部２３の磁極中心線Ｃ２上、に位置する。空間２５は、ロータコア３０よりも透磁率が低いため、空間２５によって径方向内側への磁束の流れが妨げられる。このため、径方向外側へ磁束が流れやすくなり駆動トルクの低下を抑えることができる。空間２５は、必ずしも空気が存在する必要はなく、ロータコア３０において、他の部分よりも磁気抵抗が大きい領域であればよい。例えば、空間２５内に樹脂等、空気以外の物質が存在してもよい。
　上記のロータ１３およびモータ１０においては、突極部２３の端面２４の周方向の寸法Ａを小さくすることでコギングトルクを低減できる一方で、逆起電圧が小さくなり駆動トルク不足が懸念される。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、突極部２３の端面２４の周方向の寸法Ａ、マグネット５０の周方向の最大寸法Ｂ、および傾斜面４０が磁極中心線Ｃ２に対して傾斜する傾斜角θを適切に設定することで、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させるに至った。
　すなわち、本実施形態では、端面２４の周方向の寸法Ａは、マグネット５０の周方向の最大寸法Ｂに対して２０．０％以上、５０．０％以下であり、傾斜面４０が磁極中心線Ｃ２に対して傾斜する傾斜角θは、２０°以上、５０°以下である。すなわち、（端面２４の周方向の寸法Ａ）／（マグネット５０の周方向の最大寸法Ｂ）の割合（以下、Ａ／Ｂの割合）は、２０．０％以上、５０．０％以下であることが好ましい。
　以下、Ａ／Ｂの割合の範囲および傾斜角θの範囲について詳細に説明する。
　図３は、Ａ／Ｂが１０．０％から９０．０％の範囲について、傾斜角θ［°］と逆起電圧の変化率との関係を示す図である。逆起電圧の変化率は、端面２４の周方向の寸法Ａがマグネット５０の周方向の最大寸法Ｂに対して１００％の割合であり、傾斜角θが１５°である基準構成を有するロータ１３を用いた場合に生じる逆起電圧を基準値とし、Ａ／Ｂと傾斜角θ［°］が変化したロータ１３を用いた場合に生じる逆起電圧の基準値に対する低減量の割合を示す。つまり、基準値の逆起電圧をＢｅとし、Ａ／Ｂと傾斜角θ［°］が変化したロータ１３を用いた場合に生じる逆起電圧をＢｅ１とすると、１００×（Ｂｅ１－Ｂｅ）／Ｂｅが変化率（％）として示されている。
　逆起電圧の変化率がおよそ－９．５％を下回ると、駆動トルクが不足する可能性があるが、図３に示すように、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、９０．０％以下とし、傾斜角を２０°以上、５０°以下とすることで、逆起電圧の変化率を－９．５％以上とすることができる。従って、駆動トルクが不足することを抑制できる。
　図４は、Ａ／Ｂの割合が１０．０％から９０．０％の範囲について、傾斜角θ［°］とコギングトルクの変化率との関係を示す図である。コギングトルクの変化率は、上記逆起電圧の変化率と同様に、端面２４の周方向の寸法Ａがマグネット５０の周方向の最大寸法Ｂに対して１００％の割合であり、傾斜角θが１５°である基準構成を有するロータ１３を用いた場合に生じるコギングトルクを基準値とし、Ａ／Ｂと傾斜角θ［°］が変化したロータ１３を用いた場合に生じるコギングトルクの基準値に対する低減量の割合を示す。つまり、基準値のコギングトルクをＣＴとし、Ａ／Ｂと傾斜角θ［°］が変化したロータ１３を用いた場合に生じるコギングトルクをＣＴ１とすると、１００×（ＣＴ１－ＣＴ）／ＣＴが変化率（％）として示される。図５は、図４において傾斜角θが３０°以上、５７°以下の範囲を拡大した図である。
　図４に示されるように、Ａ／Ｂの割合が６０．０％以上の場合には、他の割合に対してコギングトルクの値が大きく変化率が小さい。従って、Ａ／Ｂの割合を６０．０％以上に設定することで、逆起電圧が大きくなり駆動トルクの不足は抑制できるが、コギングトルクの変化率が小さくコギングトルクの値を十分に低減することができない。
　一方、Ａ／Ｂの割合が１０．０％から５０．０％の範囲については、特定の傾斜角θでコギングトルクが極小値を有する傾向が示されている。従って、上記の傾向から傾斜角θを２０°以上、５０°以下とすることで、Ａ／Ｂの割合のそれぞれでコギングトルクが極小値となる傾斜角θを選択できコギングトルクの変化率を大きくできる。このため、傾斜角θを２０°以上、５０°以下とすることで、コギングトルクが極小値となりコギングトルクが基準値に対して小さい突極部２３およびマグネット５０を有するロータ１３およびモータ１０を構築することができる。
　本実施の形態によれば、上述した傾斜角θと逆起電圧との関係を含めると、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、５０．０％以下とし、傾斜角を２０°以上、５０°以下とすることで、ロータ１３およびモータ１０において、コギングトルクの上昇および駆動トルクの低下を低減できる。本実施の形態によれば、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、５０．０％以下とし、傾斜角を２０°以上、５０°以下とすることで、駆動トルクの不足を抑制しつつ、一例として、コギングトルクを基準値に対して４６．３％（傾斜角が４０°におけるＡ／Ｂの割合が５０．０％のコギングトルク変化率）以上に低減することができる。
［基準値に対してコギングトルクが低減量５４．６％を超える設定（１）］
　図４に示されるように、Ａ／Ｂの割合が５０．０％以上の場合に選択できる傾斜角θでは、コギングトルクの低減量が基準値の５４．６％（傾斜角が２０°におけるＡ／Ｂの割合が５０．０％のコギングトルク変化率）以下の値となる。一方、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、４５．０％以下に設定することで、コギングトルクの低減量が基準値に対して５６．５％（傾斜角が４０°におけるＡ／Ｂの割合が４５．０％のコギングトルク変化率）以上となる傾斜角θを２０°以上、５０°以下の範囲から選択できる。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、４５．０％以下に設定し、２０°以上、５０°以下の範囲から選択した傾斜角θにおいて、コギングトルクの低減量が基準値に対して５６．５％以上となるＡ/Ｂの割合を満足する突極部２３の端面２４の寸法Ａおよびマグネット５０の最大寸法Ｂを設定することで、コギングトルクを基準値に対して５４．６％を超える５６．５％以上低減できる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量７５．８％を超える設定（１）］
　図４および図５に示されるように、Ａ／Ｂの割合が３５．０％以上の場合に選択できる傾斜角θでは、コギングトルクの低減量が基準値の７５．８％（傾斜角が４０°におけるＡ／Ｂの割合が３５．０％のコギングトルク変化率）以下の値となる。一方、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、３３．３％以下に設定することで、コギングトルクの低減量が基準値に対して７９．９％（傾斜角が４５°におけるＡ／Ｂの割合が３３．３％のコギングトルク変化率）以上となる傾斜角θを４０°以上、５０°以下の範囲から選択できる。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、３３．３％以下に設定し、４０°以上、５０°以下の範囲から選択した傾斜角θにおいて、コギングトルクの低減量が基準値に対して７９．９％以上となるＡ/Ｂの割合を満足する突極部２３の端面２４の寸法Ａおよびマグネット５０の最大寸法Ｂを設定することで、コギングトルクを基準値に対して７５．８％を超える７９．９％以上低減できる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量７９．９％を超える設定（１）］
　図５に示されるように、Ａ／Ｂの割合が３３．３％以上の場合に選択できる傾斜角θでは、コギングトルクの低減量が基準値の７９．９％（傾斜角が４５°におけるＡ／Ｂの割合が３３．３％のコギングトルク変化率）以下の値となる。一方、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、３１．７％以下に設定することで、コギングトルクの低減量が基準値に対して８２．４％（傾斜角が４５°におけるＡ／Ｂの割合が３１．７％のコギングトルク変化率）以上となる傾斜角θを４３°以上、５０°以下の範囲から選択できる。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、３１．７％以下に設定し、４３°以上、５０°以下の範囲から選択した傾斜角θにおいて、コギングトルクの低減量が基準値に対して８２．４％以上となるＡ/Ｂの割合を満足する突極部２３の端面２４の寸法Ａおよびマグネット５０の最大寸法Ｂを設定することで、コギングトルクを基準値に対して７９．９％を超える８２．４％以上低減できる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量８４．０％を超える設定（１）］
　Ａ／Ｂの割合が２８．３％以上の場合に選択できる傾斜角θでは、コギングトルクの低減量が基準値の８４．０％（傾斜角が５０°におけるＡ／Ｂの割合が２８．３％のコギングトルク変化率）以下の値となる。一方、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、２６．７％以下に設定することで、コギングトルクの低減量が基準値に対して８８．０％（傾斜角が５０°におけるＡ／Ｂの割合が２６．７％のコギングトルク変化率）以上となる傾斜角θを４６°以上、５０°以下の範囲から選択できる。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、２６．７％以下に設定し、４６°以上、５０°以下の範囲から選択した傾斜角θにおいて、コギングトルクの低減量が基準値に対して８８．０％以上となるＡ/Ｂの割合を満足する突極部２３の端面２４の寸法Ａおよびマグネット５０の最大寸法Ｂを設定することで、コギングトルクを基準値に対して８４．０％を超える８８．０％以上低減できる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量８８．０％を超える設定（１）］
　Ａ／Ｂの割合が２６．７％以上の場合に選択できる傾斜角θでは、コギングトルクの低減量が基準値の８８．０％（傾斜角が５０°におけるＡ／Ｂの割合が２６．７％のコギングトルク変化率）以下の値となる。一方、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、２５．０％以下に設定することで、コギングトルクの低減量が基準値に対して９１．９％（傾斜角が５０°におけるＡ／Ｂの割合が２５．０％のコギングトルク変化率）以上となる傾斜角θを４８°以上、５０°以下の範囲から選択できる。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、２５．０％以下に設定し、４８°以上、５０°以下の範囲から選択した傾斜角θにおいて、コギングトルクの低減量が基準値に対して９１．９％以上となるＡ/Ｂの割合を満足する突極部２３の端面２４の寸法Ａおよびマグネット５０の最大寸法Ｂを設定することで、コギングトルクを基準値に対して８８．０％を超える９１．９％以上低減できる。
　上記の値のコギングトルクの各設定（１）においてＡ／Ｂの割合および傾斜角θを設定した場合、いずれも逆起電圧の変化率は－９．５％以上となり、駆動トルクが不足することを抑制できる。従って、本実施形態によれば、コギングトルクの上限値に応じて設定したＡ／Ｂの割合に基づき、傾斜角θ、突極部２３の端面２４の寸法Ａおよびマグネット５０の最大寸法Ｂを設定することで、駆動トルクの不足を抑制しつつ、コギングトルクを各上限値以下に抑えることができる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量５４．６％を超える設定（２）］
　Ａ／Ｂの割合が５０．０％以上の場合には、コギングトルクの低減量が基準値の５４．６％以下の値となる傾斜角θが存在する。一方、Ａ／Ｂの割合が２０．０％以上、４５．０％以下であっても、傾斜角θが５０°を超えた場合には、コギングトルクの低減量が基準値の５４．６％以下の値となる場合がある。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、４５．０％以下とし、傾斜角θを２０°以上、５０°以下とすることで、Ａ／Ｂの割合および傾斜角θの相互関係に依存することなく、コギングトルクの低減量を基準値の５４．６％を超える５６．５％以上にすることができる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量７５．８％を超える設定（２）］
　図４および図５に示されるように、Ａ／Ｂの割合が３５．０％以上の場合には、コギングトルクの低減量が基準値の７５．８％以下の値となる傾斜角θが存在する。一方、Ａ／Ｂの割合が２０．０％以上、３０．０％以下であっても傾斜角θが４２．５°未満または５０°を超えた場合には、コギングトルクの低減量が基準値の７５．８％以下の値となる場合がある。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、３０．０％以下とし、傾斜角θを４２．５°以上、５０°以下とすることで、Ａ／Ｂの割合および傾斜角θの相互関係に依存することなく、コギングトルクの低減量を基準値の７５．８％を超える７９．９％以上にすることができる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量７９．９％を超える設定（２）］
　Ａ／Ｂの割合が３０．０％以上の場合には、コギングトルクの低減量が基準値の７９．９％以下の値となる傾斜角θが存在する。一方、Ａ／Ｂの割合が２０．０％以上、２８．３％以下であっても傾斜角θが４５°未満または５０°を超えた場合には、コギングトルクの低減量が基準値の７９．９％以下の値となる場合がある。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、２８．３％以下とし、傾斜角θを４５°以上、５０°以下とすることで、Ａ／Ｂの割合および傾斜角θの相互関係に依存することなく、コギングトルクの低減量を基準値の７９．９％を超える８０．６％以上にすることができる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量８４．０％を超える設定（２）］
　Ａ／Ｂの割合が２８．３％以上の場合には、コギングトルクの低減量が基準値の８４．０％以下の値となる傾斜角θが存在する。一方、Ａ／Ｂの割合が２０．０％以上、２６．７％以下であっても傾斜角θが４６．５°未満または５０°を超えた場合には、コギングトルクの低減量が基準値の８４．０％以下の値となる場合がある。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、２６．７％以下とし、傾斜角θを４６．５°以上、５０°以下とすることで、Ａ／Ｂの割合および傾斜角θの相互関係に依存することなく、コギングトルクの低減量を基準値の８４．０％を超える８８．０％以上にすることができる。
［基準値に対してコギングトルクの低減量８８．０％を超える設定（２）］
　Ａ／Ｂの割合が２６．７％以上の場合には、コギングトルクの低減量が基準値の８８．０％以下の値となる傾斜角θが存在する。一方、Ａ／Ｂの割合が２０．０％以上、２５．０％以下であっても傾斜角θが４８°未満または５０°を超えた場合には、コギングトルクの低減量が基準値の８８．０％以下の値となる場合がある。従って、Ａ／Ｂの割合を２０．０％以上、２５．０％以下とし、傾斜角θを４８°以上、５０°以下とすることで、Ａ／Ｂの割合および傾斜角θの相互関係に依存することなく、コギングトルクの低減量を基準値の９０．８％以上にすることができる。
　上記の値のコギングトルクの各設定（２）においてＡ／Ｂの割合および傾斜角θを設定した場合、いずれも逆起電圧の変化率は－９．５％以上となり、駆動トルクが不足することを抑制できる。従って、本実施形態によれば、基準値に対するコギングトルクの低減量の下限値に応じて設定したＡ／Ｂの割合に基づき、傾斜角θ、突極部２３の端面２４の寸法Ａおよびマグネット５０の最大寸法Ｂを設定することで、駆動トルクの不足を抑制しつつ、基準値に対するコギングトルクの低減量を各下限値以上にすることができる。
　このため、本実施の形態によれば、突極部２３の端面２４の周方向の寸法Ａをマグネット５０の周方向の最大寸法Ｂに対して２０．０％以上、５０．０％以下とし、傾斜面４０が磁極中心線Ｃ２に対して傾斜する傾斜角θを２０°以上、５０°以下とすることで、コギングトルクの上昇および駆動トルクの低下を低減できる。
　本実施の形態によれば、Ａ／Ｂの割合に基づき、傾斜角θ、突極部２３の端面２４の寸法Ａおよびマグネット５０の最大寸法Ｂを設定することで、駆動トルクの不足を抑制しつつ、基準値に対するコギングトルクの低減量を所定の下限値以上にすることができる。
　本実施の形態によれば、ロータ１３の磁極数：ステータ１２のスロット数＝２：３であるモータ１０において、コギングトルクの上昇および駆動トルクの低下を低減できる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、上述した実施形態のロータを備えるモータの用途は、特に限定されない。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は、例えば、電動ポンプ、および電動パワーステアリング等に搭載される。
　１０…モータ（コンシクエント型モータ）、　１２…ステータ、　１３…ロータ、　２０…シャフト、　２３…突極部、　２４…端面、　３０…ロータコア、　４０…傾斜面、
　５０…マグネット、　Ｃ２…磁極中心線（ｄ軸）、　Ｊ…中心軸

Claims (13)

  1. 　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、
    　前記ロータコアにおける前記中心軸を中心とした径方向外側の端部に配置され、前記中心軸を中心とした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、径方向外側に突出する突極部を有し、
    　前記突極部は、
    　　軸方向に見て径方向外側の端部に位置し周方向に延びる端面と、
    　　前記端面の周方向両端からそれぞれ径方向内側に向かうに従って、前記突極部の磁極中心線に対して離れる方向に傾斜して延びる傾斜面と、
    　を有し、
    　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、５０．０％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、２０°以上、５０°以下である、ロータ。
  2. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、４５．０％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、２０°以上、５０°以下である、請求項１に記載のロータ。
  3. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、３３．３％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、４０°以上、５０°以下である、請求項１に記載のロータ。
  4. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、３１．７％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、４３°以上、５０°以下である、請求項１に記載のロータ。
  5. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、２６．７％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、４６°以上、５０°以下である、請求項１に記載のロータ。
  6. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、２５．０％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、４８°以上、５０°以下である、請求項１に記載のロータ。
  7. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、４５．０％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、２０°以上、５０°以下である、請求項１に記載のロータ。
  8. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、３０．０％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、４２．５°以上、５０°以下である、請求項１に記載のロータ。
  9. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、２８．３％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、４５°以上、５０°以下である、
    　請求項１に記載のロータ。
  10. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、２６．７％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、４６．５°以上、５０°以下である、
    　請求項１に記載のロータ。
  11. 　前記端面の周方向の寸法は、前記マグネットの周方向の最大寸法に対して２０．０％以上、２５．０％以下であり、
    　前記傾斜面が前記磁極中心線に対して傾斜する傾斜角は、４８°以上、５０°以下である、
    　請求項１に記載のロータ。
  12. 　請求項１から１１のいずれか１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、
    　を有する、モータ。
  13. 　前記ロータの磁極数：前記ステータのスロット数＝２：３である、
    　請求項１２に記載のモータ。
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