WO2024089882A1 - モータ - Google Patents

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WO2024089882A1
WO2024089882A1 PCT/JP2022/040414 JP2022040414W WO2024089882A1 WO 2024089882 A1 WO2024089882 A1 WO 2024089882A1 JP 2022040414 W JP2022040414 W JP 2022040414W WO 2024089882 A1 WO2024089882 A1 WO 2024089882A1
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WO
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magnet
stator
radial direction
rotor
circumferential direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/040414
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English (en)
French (fr)
Inventor
卓司 山田
亨 渡辺
Original Assignee
ミネベアミツミ株式会社
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Publication date
Application filed by ミネベアミツミ株式会社 filed Critical ミネベアミツミ株式会社
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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
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • 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
    • H02K1/2786—Outer rotors
    • H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/279—Magnets embedded in the magnetic core

Definitions

  • the present invention relates to a motor.
  • Halbach array motor in which multiple magnets with different magnetic flux directions are arranged on the surface of the rotor yoke (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention aims to provide a motor that can improve output torque.
  • the motor of the present invention comprises a shaft, a rotor, and a stator
  • the rotor has a yoke and a first magnet and a second magnet arranged in the circumferential direction, the first magnet and the second magnet are inside the yoke, and the end of the first magnet opposite the stator is located opposite the end of the second magnet opposite the stator in the radial direction.
  • the motor's output torque can be improved.
  • FIG. 1 is a plan view of a motor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the motor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a rotor provided in the motor shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a part of a yoke provided in the rotor shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing a portion of the motor shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view showing the directions of magnetic fluxes of a plurality of magnets included in the motor shown in FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of a motor according to a first modified example of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view of a rotor provided in the motor shown in FIG.
  • FIG. 9 is a plan view showing a portion of the motor according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of the motor 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the motor 1 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of the rotor 4 provided in the motor 1 shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a part of the yoke 41 provided in the rotor 4 shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a plan view showing a part of the motor 1 shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a plan view showing the direction of magnetic flux of a plurality of magnets 42 provided in the motor 1 shown in FIG. 1. Note that in FIGS. 1, 2, 5, and 6, the x's on both sides of teeth 31b, which will be described later, are shown without showing the windings that are wound around teeth 31b to form coils 32.
  • the direction in which the shaft 2 described later extends is referred to as the axial direction A
  • the direction in which the rotor 4 described later rotates is referred to as the circumferential direction C
  • the direction that is included in a plane perpendicular to the axial direction A, passes through the axis 2o of the shaft 2, and is perpendicular to the circumferential direction C is referred to as the radial direction R.
  • the motor 1 shown in FIG. 1 according to the first embodiment is an inner rotor type as described below.
  • the stator 3 When viewed from the axial direction A, the stator 3 is located outside the rotor 4 in the radial direction R, while the shaft 2 is located inside the rotor 4 in the radial direction R, with the rotor 4 as the reference.
  • the outside in the radial direction R is called the stator side R1
  • the inside in the radial direction R is called the opposite side to the stator 3 R2.
  • the stator side in the radial direction R is indicated by R1
  • the opposite side to the stator 3 in the radial direction R is indicated by R2.
  • the rotor 4 is shown with some of the multiple magnets 42 described below omitted.
  • the shaft 2 is indicated by virtual lines in FIG. 1, and is omitted in the other drawings.
  • the motor 1 according to the first embodiment is, for example, an electric motor that converts electrical energy from a power source into a driving force that rotates the shaft 2 in the circumferential direction C.
  • the motor 1 according to this embodiment is also a so-called flat motor in which the length of the stator 3 in the radial direction R is longer than the length of the stator 3 in the axial direction A, which will be described later, as shown in FIG. 2.
  • the motor 1 is housed, for example, in a frame (not shown).
  • the motor 1 includes a shaft 2, a stator 3, and a rotor 4, as shown in FIG. 1.
  • the shaft 2 is a so-called rotating shaft, and is formed, for example, from a metal member in a cylindrical shape extending along the axial direction A.
  • the shaft 2 has an axis 2o, and is provided so as to be rotatable about the axis 2o.
  • the shaft 2 transmits power to the outside by rotating in the circumferential direction C.
  • the stator 3 is a part that generates a force to rotate the rotor 4 in the circumferential direction C.
  • the stator 3 includes a core 31, an insulator (not shown), and a coil 32.
  • the core 31 is formed by stacking plate-shaped metal members such as silicon steel plates, electromagnetic steel plates, soft magnetic steel plates, etc., in the axial direction A, and is magnetic.
  • the core 31 according to this embodiment has a main body 31a and teeth 31b.
  • the main body 31a is formed in an annular shape when viewed from the axial direction A.
  • the teeth 31b are formed so as to protrude from the inner peripheral surface of the main body 31a towards the rotor 4 in the radial direction R.
  • the stator 3 according to this embodiment has, for example, 18 teeth 31b.
  • the insulator is formed, for example, from an insulating resin or the like, and is attached to the surface of the core 31.
  • the coils 32 are formed, for example, by winding a wire around the teeth 31b via the insulator.
  • the wire has a conductive core wire (not shown) and an insulating covering portion (not shown) that covers the periphery of the core wire.
  • the stator 3 according to this embodiment has, for example, 18 coils 32.
  • the rotor 4 is rotatable around the axis 2o of the shaft 2, which is the rotation axis.
  • the shaft 2 and the rotor 4 are formed as a single unit.
  • the rotor 4 is disposed, for example, inside the stator 3 (on the shaft 2 side) in the radial direction R.
  • this motor 1 is an inner rotor type brushless motor in which the rotor 4 is located inside the stator 3 in the radial direction R.
  • the rotor 4 has a yoke 41 and a number of magnets 42.
  • the yoke 41 is made of a magnetic material such as iron.
  • the magnets 42 are, for example, permanent magnets.
  • the multiple magnets 42 are, for example, arranged along the circumferential direction C.
  • the multiple magnets 42 include, for example, 20 first magnets 42a, 20 second magnets 42b, and 20 third magnets 42c.
  • the first magnet 42a is a so-called main magnet.
  • the second magnet 42b and the third magnet 42c are so-called secondary magnets.
  • the second magnet 42b is arranged on one side of the circumferential direction C of the first magnet 42a
  • the third magnet 42c is arranged on the other side of the circumferential direction C of the first magnet 42a.
  • the yoke 41 functions as a path for magnetic flux between the first magnet 42a and the second magnet 42b, and also functions as a path for magnetic flux between the first magnet 42a and the third magnet 42c.
  • the yoke 41 has a main body 411, a hole 412, and a frame 413.
  • the main body 411 is formed to extend along the circumferential direction C.
  • the main body 411 is formed in a cylindrical shape.
  • the yoke 41 also includes an outer peripheral surface 41f1 located on the stator side R1 in the radial direction R, and an inner peripheral surface 41f2 located on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R.
  • a number of holes 412 are formed in the main body 411.
  • the multiple holes 412 are arranged at equal intervals along the circumferential direction C.
  • the holes 412 are also formed to penetrate the main body 411 in the axial direction A.
  • the multiple holes 412 are at a constant distance from the axis 2o and are arranged at constant intervals along the circumferential direction C.
  • the holes 412 are also arranged so as to be closer to the inner circumferential surface 41f2 of the yoke 41 than to the outer circumferential surface 41f1 in the radial direction R.
  • the hole 412 When viewed from the axial direction A, the hole 412 has three pairs of opposing inner surfaces 412f1, 412f2, and 412f3, as shown in FIG. 4, for example. More specifically, the hole 412 has a pair of first inner surfaces 412f1 that face each other in the circumferential direction C, a pair of second inner surfaces 412f2 that face each other in the circumferential direction C, and a pair of third inner surfaces 412f3 that face each other in the radial direction R.
  • the hole 412 when viewed from the axial direction A, the hole 412 is formed so that its entire circumference is surrounded by the inner surfaces 412f1, 412f2, and 412f3 of the wall portion that constitutes the yoke 41.
  • a first magnet 42a is disposed inside each of the holes 412.
  • the pair of first inner surfaces 412f1 are arranged in the hole 412 on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R (i.e., on the inner circumferential surface 41f2 side of the yoke 41).
  • the pair of first inner surfaces 412f1 are arranged so as to be parallel to each other.
  • Each of the pair of first inner surfaces 412f1 is also parallel to the center line 1CL described below.
  • the pair of second inner surfaces 412f2 are disposed in the hole 412 on the stator side R1 (i.e., on the outer peripheral surface 41f1 side of the yoke 41) in the radial direction R.
  • the pair of second inner surfaces 412f2 are disposed so as to incline toward the stator side R1 and away from each other.
  • Each of the pair of second inner surfaces 412f2 is also inclined with respect to the center line 1CL described below.
  • One of the pair of third inner surfaces 412f3, the third inner surface 412f32, is disposed on the stator side R1 in the radial direction R in the hole 412.
  • the other of the pair of third inner surfaces 412f3, the third inner surface 412f31, is disposed on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R in the hole 412.
  • the boundary 412B between the pair of first inner surfaces 412f1 and the pair of second inner surfaces 412f2 is positioned so that its position in the radial direction R is approximately the same as the first end 42b1 of the second magnet 42b on the opposite side R2 from the stator 3, as shown in FIG. 5.
  • the boundary 412B is positioned so that its position in the radial direction R is approximately the same as the first end 42c1 of the third magnet 42c on the opposite side R2 from the stator 3.
  • multiple frames 413 are formed on the main body 411.
  • the multiple frames 413 are spaced at a constant distance from the axis 2o and are arranged at constant intervals along the circumferential direction C.
  • the frame 413 When viewed from the axial direction A, the frame 413 is arranged to surround the hole 412. More specifically, as shown in FIG. 5, two frames 413 are arranged on both sides of the hole 412 in the circumferential direction C so that a part of the hole 412 on the stator side R1 faces a part of the frame 413 on the opposite side R2 from the stator 3.
  • the frame 413 when viewed from the axial direction A, the frame 413 is formed to have a pair of first inner faces 413f1 facing each other in the circumferential direction C with respect to the wall portion constituting the yoke 41, as shown in FIG.
  • the above-mentioned frame 413 is formed to penetrate the main body 411 in the axial direction A.
  • the first inner surface 413f1 is in contact with the side surface 42b3 of the second magnet 42b or the side surface 42c3 of the third magnet 42c.
  • the second inner surface 413f2 is in contact with the first end portion 42b1 of the second magnet 42b or the first end portion 42c1 of the third magnet 42c.
  • the frame 413 has an opening 413o that connects the outside of the yoke 41 with the inside of the frame 413 in the radial direction R.
  • the frame 413 is arranged so that the opening 413o is formed on the outer peripheral surface 41f1 of the yoke 41.
  • the frame 413 is arranged on the stator side R1 in the radial direction R of the rotor 4.
  • the frame 413 has a pair of protruding parts 414 that protrude close to each other inside the frame 413, at the part where the opening 413o is formed.
  • the protruding parts 414 protrude from the first inner surface 413f1 toward the inside of the frame 413 along the circumferential direction C. They protrude from the main body 411 in the circumferential direction C.
  • the second magnet 42b and the third magnet 42c are disposed inside the frame 413 (see FIG. 5).
  • the protruding parts 414 protrude from the first inner surface 413f1 toward the inside of the frame 413 along the circumferential direction C, so that the protruding parts 414 restrict the second magnet 42b and the third magnet 42c from moving toward the stator side R1 in the radial direction R.
  • the protruding parts 414 function as engaging parts that engage with the second magnet 42b and the third magnet 42c.
  • the first magnet 42a is formed, for example, in a rectangular parallelepiped shape. As shown in FIG. 5, the first magnet 42a has a first end (end) 42a1 on the side R2 opposite the stator 3 in the radial direction R, and a second end (end) 42a2 on the stator side R1. One of the first end 42a1 and the second end 42a2 is an N pole, and the other is an S pole.
  • the first magnet 42a also has two side surfaces 42a3 that face each other in the circumferential direction C. The two side surfaces 42a3 are parallel to each other and to a center line 1CL described later.
  • the first magnet 42a is disposed so as to be closer to the inner circumferential surface 41f2 of the yoke 41 than to the outer circumferential surface 41f1 in the radial direction R.
  • the second magnet 42b is formed, for example, in a rectangular parallelepiped shape.
  • the second magnet 42b has a first end (end) 42b1 on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R, and a second end (end) 42b2 on the stator side R1.
  • One of the first end 42b1 and the second end 42b2 is an N pole, and the other is an S pole.
  • the second magnet 42b also has both side surfaces 42b3 that face each other in the circumferential direction C.
  • the both side surfaces 42b3 are parallel to each other and to a center line 1CL described later.
  • the area of the second magnet 42b according to this embodiment is larger than the area of the first magnet 42a.
  • the second magnet 42b is arranged so that a part of it is exposed from an opening 413o located on the stator side R1 in the radial direction R.
  • the third magnet 42c is formed, for example, in a rectangular parallelepiped shape.
  • the third magnet 42c has a first end (end) 42c1 on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R, and a second end (end) 42c2 on the stator side R1.
  • One of the first end 42c1 and the second end 42c2 is an N pole, and the other is an S pole.
  • the third magnet 42c also has both side surfaces 42c3 that face each other in the circumferential direction C.
  • the both side surfaces 42c3 are parallel to each other and to a center line 1CL described later.
  • the area of the third magnet 42c according to this embodiment is larger than the area of the first magnet 42a.
  • the third magnet 42c is arranged so that a part of it is exposed from an opening 413o located on the stator side R1 in the radial direction R.
  • each of the first magnets 42a, second magnets 42b, and third magnets 42c there are 20 each of the first magnets 42a, second magnets 42b, and third magnets 42c, so the rotor 4 in this embodiment has 60 magnetic poles.
  • the second magnet 42b and the third magnet 42c are arranged to be linearly symmetrical with respect to a center line 1CL that passes through the center of the circumferential direction C of the first magnet 42a and the axis 2o of the shaft 2.
  • the second magnet 42b is formed, for example, in the same shape as the third magnet 42c.
  • the length in the axial direction A of the first magnet 42a, the length in the axial direction A of the second magnet 42b, and the length in the axial direction A of the third magnet 42c are the same.
  • the first magnet 42a, the second magnet 42b, and the third magnet 42c are arranged inside the yoke 41.
  • the length L1 in the radial direction R of the first magnet 42a shown in FIG. 5 is shorter than, for example, the length L20 in the radial direction R of the second magnet 42b. Also, the length L1 in the radial direction R of the first magnet 42a is shorter than, for example, the length L3 in the radial direction R of the third magnet 42c. Furthermore, the width W1 perpendicular to the radial direction R of the first magnet 42a is narrower than the width W2 perpendicular to the radial direction R of the second magnet 42b. Furthermore, the width W1 perpendicular to the radial direction R of the first magnet 42a is narrower than the width W30 perpendicular to the radial direction R of the third magnet 42c.
  • the distance W4 between the pair of protrusions 414 in the circumferential direction C shown in FIG. 4 is narrower than the sum of the width W2 of the second magnet 42b and the width W30 of the third magnet 42c. Therefore, when the rotor 4 is rotated in the circumferential direction C, the pair of protrusions 414 can prevent the second magnet 42b and the third magnet 42c from coming off the yoke 41.
  • a first gap G1 is formed between the outer peripheral surface 41f1 of the yoke 41 shown in FIG. 6 and the inner peripheral surface 31bf of the teeth 31b.
  • the radial width R of the first gap G1 is W11.
  • a second gap G2 is formed between the second end 42b2 of the stator side R1 of the second magnet 42b and the inner peripheral surface 31bf of the teeth 31b.
  • the radial width R of the second gap G2 is W21.
  • a third gap G3 is formed between the second end 42c2 of the stator side R1 of the third magnet 42c and the inner peripheral surface 31bf of the teeth 31b.
  • the radial width R of the third gap G3 is W31.
  • the second magnet 42b is positioned so that the width W11 of the first gap G1 and the width W21 of the second gap G2 are the same in the radial direction R. Furthermore, the third magnet 42c is positioned so that the width W11 of the first gap G1 and the width W31 of the third gap G3 are the same in the radial direction R. In other words, when the shaft 2 and the rotor 4 are rotated in the circumferential direction C relative to the stationary stator 3, a gap of a constant width is formed between the rotor 4 and the stator 3 in the radial direction R.
  • the magnetic flux of the first magnet 42a is oriented, for example, along the radial direction R. More specifically, the magnetic flux of the first magnet 42a is oriented along the stator side R1 in the radial direction R, or along the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R.
  • the direction of the magnetic flux of the second magnet 42b is, for example, inclined with respect to the radial direction R. More specifically, the direction of the magnetic flux of the second magnet 42b is inclined so as to gradually approach the first magnet 42a in the circumferential direction C as it moves toward the opposite side R2 from the stator 3, or is inclined so as to gradually move away from the first magnet 42a in the circumferential direction C as it moves toward the stator side R1.
  • the direction of the magnetic flux of the third magnet 42c is, for example, inclined with respect to the radial direction R. More specifically, the direction of the magnetic flux of the third magnet 42c is inclined so as to gradually approach the first magnet 42a in the circumferential direction C as it approaches the opposite side R2 from the stator 3, or is inclined so as to gradually move away from the first magnet 42a in the circumferential direction C as it approaches the stator side R1.
  • the direction of the magnetic flux of the second magnet 42b and the direction of the magnetic flux of the third magnet 42c are inclined so that the distance between them in the circumferential direction C becomes closer as they move toward the opposite side R2 from the stator 3, or they are inclined so that the distance between them in the circumferential direction C becomes farther as they move toward the stator side R1.
  • the magnetic flux direction of the first magnet 42a is different from that of the second magnet 42b and the third magnet 42c, so the rotor 4 in this embodiment is a so-called Halbach array rotor 4 in which the first magnet 42a, the second magnet 42b and the third magnet 42c are arranged so that the magnetic flux directions are different from one another.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a on the opposite side R2 from the stator 3 protrudes relative to the first end 42b1 of the second magnet 42b on the opposite side R2 from the stator 3 shown in FIG. 5.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a on the opposite side R2 from the stator 3 is on the opposite side R2 from the stator 3 relative to the first end 42b1 of the second magnet 42b on the opposite side R2 from the stator 3.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R is closer to the inner circumferential surface 41f2 of the yoke 41 than the first end 42b1 of the second magnet 42b on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R.
  • the second end 42b2 of the second magnet 42b on the stator side R1 protrudes relative to the second end 42a2 of the first magnet 42a on the stator side R1.
  • the second end 42a2 of the first magnet 42a on the stator side R1 is on the opposite side R2 to the stator 3 compared to the second end 42b2 of the second magnet 42b on the stator side R1.
  • the second end 42a2 of the stator side R1 of the first magnet 42a in the radial direction R is a predetermined distance away from the outer circumferential surface 41f1 of the yoke 41 than the second end 42b2 of the stator side R1 in the radial direction R of the second magnet 42b.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a on the opposite side R2 from the stator 3 protrudes relative to the first end 42c1 of the third magnet 42c on the opposite side R2 from the stator 3.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a on the opposite side R2 from the stator 3 is on the opposite side R2 from the stator 3 relative to the first end 42c1 of the third magnet 42c on the opposite side R2 from the stator 3.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R is closer to the inner circumferential surface 41f2 of the yoke 41 than the first end 42c1 of the third magnet 42c on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R.
  • the second end 42c2 of the third magnet 42c on the stator side R1 protrudes relative to the second end 42a2 of the first magnet 42a on the stator side R1.
  • the second end 42a2 of the first magnet 42a on the stator side R1 is on the opposite side R2 to the stator 3 compared to the second end 42c2 of the third magnet 42c on the stator side R1.
  • the second end 42a2 of the stator side R1 of the first magnet 42a in the radial direction R is a predetermined distance away from the outer circumferential surface 41f1 of the yoke 41 than the second end 42c2 of the stator side R1 in the radial direction R of the third magnet 42c.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a and the hole 412 on the side R2 opposite the stator 3 in the radial direction R contacts the third inner surface 412f31 of the hole 412.
  • the second end 42a2 of the first magnet 42a and the hole 412 on the stator side R1 in the radial direction R contacts the third inner surface 412f32 of the hole 412.
  • the first magnet 42a and the hole 412 are in contact with both side surfaces 42a3 of the first magnet 42a and the first inner surface 412f1 of the hole 412 in the circumferential direction C on the side R2 opposite the stator 3 in the radial direction R.
  • the first magnet 42a and the hole 412 are in contact with both side surfaces 42a3 of the first magnet 42a and the second inner surface 412f2 of the hole 412 on the stator side R1 in the radial direction R, with a gap 412s between them.
  • the air is a non-magnetic material, and the magnetic permeability of the air is smaller than that of the magnetic material forming the yoke 41.
  • the air existing in the gap 412s functions as a flux barrier that suppresses the magnetic flux from the side 42b3 of the second magnet 42b to the side 42a3 of the first magnet 42a in the circumferential direction C, and the magnetic flux from the side 42c3 of the third magnet 42c to the side 42a3 of the first magnet 42a.
  • the air existing in the gap 412s functions as a flux barrier that suppresses the magnetic flux from the side 42a3 of the first magnet 42a to the side 42b3 of the second magnet 42b in the circumferential direction C, and the magnetic flux from the side 42a3 of the first magnet 42a to the side 42c3 of the third magnet 42c.
  • the magnetic flux from the side of one magnet 42 to the side of the other magnet 42 in the circumferential direction C is suppressed by the air, which is a non-magnetic material.
  • the magnetic flux is suppressed by the non-magnetic material between both side surfaces 42a3 in the circumferential direction C of the first magnet 42a and both side surfaces 42b3 in the circumferential direction C of the second magnet 42b.
  • the magnetic flux is suppressed by the non-magnetic material between both side surfaces 42a3 in the circumferential direction C of the first magnet 42a and both side surfaces 42c3 in the circumferential direction C of the third magnet 42c.
  • the first magnet 42a is formed in a rectangular parallelepiped shape, and a pair of side surfaces 42a3 facing each other in the circumferential direction C are parallel, and each of the side surfaces 42a3 is parallel to the center line 1CL.
  • a pair of second inner surfaces 412f2 facing each other in the circumferential direction C are formed so as to incline in such a way that they move away from each other as they approach the stator side R1 in the radial direction R.
  • the second inner surface 412f2 of the hole 412 is inclined with respect to the center line 1CL.
  • the side surfaces 42a3 of the first magnet 42a are inclined relative to the second inner surface 412f2 of the hole 412.
  • L2 the amount by which the second end 42a2 of the first magnet 42a protrudes from the second end 42b2 of the second magnet 42b in the radial direction R (i.e., L2 is the offset amount) is less than half the length L1 of the first magnet 42a in the radial direction R.
  • the surface area of the side surface 42b3 of the second magnet 42b extending in the radial direction R is defined as S1. Furthermore, the surface area of the surface extending in the circumferential direction C, which is the surface R1 of the stator side of the yoke 41 of the rotor 4, is defined as S2. Furthermore, if the number of magnetic poles of the rotor 4 (the number of magnetic poles of the rotor 4 in this embodiment is 60) is defined as P, then the rotor 4 in this embodiment satisfies S1>S2/P.
  • the rotor 4 according to this embodiment satisfies W2 ⁇ W1 > W3.
  • the rotor 4 can reduce the magnetic flux density (magnetic flux indicated by arrows f9 and f10 in FIG. 6) from the first end 42a1 of the first magnet 42a and the first end 42b1 of the second magnet 42b toward the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R, and can increase the magnetic flux density (magnetic flux indicated by arrows f2 and f4 in FIG.
  • the motor 1 in the circumferential direction C from one side to the other at the first end 42a1 of the first magnet 42a and the first end 42b1 of the second magnet 42b.
  • the motor 1 can improve the output torque of the motor 1 by increasing the density of the magnetic flux (magnetic flux indicated by arrows f3 and f6 in FIG. 6) from the second end 42a2 of the first magnet 42a and the second end 42b2 of the second magnet 42b toward the stator 3 in the radial direction R.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a on the opposite side R2 from the stator 3 is located on the opposite side R2 from the stator 3, while the first end 42c1 of the third magnet 42c on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R. Therefore, the rotor 4 according to this embodiment can reduce the magnetic flux (magnetic flux indicated by arrows f8 and f10 in FIG. 6) density from the first end 42a1 of the first magnet 42a and the first end 42c1 of the third magnet 42c toward the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R, and can increase the magnetic flux (magnetic flux indicated by arrows f1 and f5 in FIG.
  • the motor 1 can improve the output torque of the motor 1 by increasing the density of the magnetic flux (magnetic flux indicated by arrows f3 and f7 in FIG. 6) from the second end 42a2 of the first magnet 42a and the second end 42b2 of the third magnet 42c toward the stator 3 in the radial direction R.
  • the second end 42a2 of the first magnet 42a on the stator side R1 is on the opposite side R2 to the stator 3, compared to the second end 42b2 of the second magnet 42b on the stator side R1.
  • the second end 42a2 of the first magnet 42a on the stator side R1 is on the opposite side R2 to the stator 3, compared to the second end 42c2 of the third magnet 42c on the stator side R1.
  • the yoke 41 includes a hole 412 and a frame 413 surrounding the hole 412, the first magnet 42a is located inside the hole 412, and a gap 412s is located between the second inner surface 412f2 of the hole 412 and the side surface 42a3 of the first magnet 42a in the circumferential direction C.
  • a non-magnetic material having a smaller magnetic permeability than the magnetic material forming the yoke 41 is present in the gap 412s.
  • the motor 1 can increase the magnetic flux density from the first magnet 42a to the stator 3.
  • the surface area of the side surface 42b3 of the second magnet 42b extending in the radial direction R is S1
  • the surface area of the surface extending in the circumferential direction C which is the surface R1 of the stator side of the yoke 41 in the rotor 4
  • S1 the number of magnetic poles of the rotor 4 (60 in the rotor 4 according to this embodiment)
  • P the number of magnetic poles of the rotor 4
  • S1>S2/P the size L20 of the radial direction R of the second magnet 42b can be made as long as possible.
  • the width of the first magnet 42a in the circumferential direction C is W1
  • the width of the second magnet 42b in the circumferential direction C is W2
  • the width of the frame 413 in the circumferential direction C is W3, then W2 ⁇ W1 > W3. Therefore, in the rotor 4 according to this embodiment, by narrowing the width W3 of the frame 413, the magnetic flux between the side surface 42a3 of the first magnet 42a and the side surface 42b3 of the second magnet 42b in the circumferential direction C can be saturated.
  • the motor 1 can increase the magnetic flux density from the first magnet 42a and the second magnet 42b toward the stator 3 by increasing the magnetic flux density between the first end 42a1 of the first magnet 42a and the first end 42b1 of the second magnet 42b.
  • the size of the radial direction R of the yoke 41 can be made small.
  • the width of the first magnet 42a in the circumferential direction C is W1
  • the width of the third magnet 42c in the circumferential direction C is W30
  • the width of the frame 413 in the circumferential direction C is W3, then W30 ⁇ W1 > W3. Therefore, in the rotor 4 according to this embodiment, by narrowing the width W3 of the frame 413, the magnetic flux between the side 42a3 of the first magnet 42a and the side 42c3 of the third magnet 42c in the circumferential direction C can be saturated.
  • the motor 1 by increasing the magnetic flux density between the first end 42a1 of the first magnet 42a and the first end 42c1 of the third magnet 42c, the magnetic flux density from the first magnet 42a and the third magnet 42c toward the stator 3 can be increased.
  • the width W3 of the frame 413 by narrowing the width W3 of the frame 413 as much as possible, the size of the radial direction R of the yoke 41 can be made small.
  • the stator 3 in the above embodiment has been described as having 18 teeth 31b.
  • the number of teeth 31b of the stator 3 in this embodiment is not limited to this and can be set to any number.
  • stator 3 according to the embodiment described above has been described as having 18 coils 32.
  • the number of coils 32 of the stator 3 according to this embodiment is not limited to this, and can be set to any number.
  • the rotor 4 according to the above embodiment has been described as having 20 first magnets 42a, 20 second magnets 42b, and 20 third magnets 42c.
  • the number of magnets 42a, 42b, and 42c is not limited to this and can be set to any number.
  • the side surface 42a3 of the first magnet 42a is parallel to the center line 1CL, while the second inner surface 412f2 of the hole 412 is inclined relative to the center line 1CL, so that both side surfaces 42a3 of the first magnet 42a are inclined relative to the second inner surface 412f2 of the hole 412.
  • the rotor 4 according to the present embodiment is not limited to this.
  • the side surface 42a3 of the first magnet 42a may be inclined relative to the center line 1CL, while the second inner surface 412f2 of the hole 412 may be parallel to the center line 1CL, so that both side surfaces 42a3 of the first magnet 42a are inclined relative to the second inner surface 412f2 of the hole 412.
  • the side surface 42a3 of the first magnet 42a may be inclined relative to the center line 1CL, and the second inner surface 412f2 of the hole 412 may be inclined relative to the center line 1CL, so that both side surfaces 42a3 of the first magnet 42a are inclined relative to the second inner surface 412f2 of the hole 412.
  • the rotor 4 is provided with a rectangular parallelepiped first magnet 42a, a rectangular parallelepiped second magnet 42b, and a rectangular parallelepiped third magnet 42c.
  • the shapes of the magnets 42a, 42b, and 42c according to this embodiment are not limited to these, and may be formed into other shapes.
  • the hole 412 is described as being formed to have three pairs of opposing inner surfaces 412f1, 412f3, 412f3 when viewed from the axial direction A.
  • the shape of the hole 412 in this embodiment is not limited to this, and it may be formed into other shapes.
  • a motor 1A according to a first modified example of the first embodiment will be described with reference to Fig. 7 and Fig. 8.
  • Fig. 7 is a plan view of the motor 1A according to the first modified example of the first embodiment.
  • Fig. 8 is a perspective view of a rotor 4A included in the motor 1A shown in Fig. 7.
  • the frame 413 of the yoke 41 of the rotor 4A according to this modification has a second inner surface 413f2 perpendicular to the radial direction R as shown in FIG. 8, similar to the frame 413 of the yoke 41 of the rotor 4 of the first embodiment.
  • the rotor 4A according to this modification has recesses 416 formed in the frame 413. Two recesses 416 are formed for one frame 413, and two recesses 416 are formed on the second inner surface 413f2 constituting the frame 413. More specifically, the recesses 416 are formed along the first inner surface 413f1 and extending in the radial direction R.
  • Each of the recesses 416 has a first inner surface 416a located on the opposite side R2 of the frame 413 from the stator 3, and a pair of second inner surfaces 416b located on both sides of the first inner surface 416a in the circumferential direction C and facing each other in the circumferential direction C. As shown in FIG. 7, such recesses 416 are arranged on both sides of the side surface 42a3 of the first magnet 42a in the circumferential direction C. More specifically, the recesses 416 are arranged on both sides of the side surface 42a3 of the first magnet 42a with which the second inner surface 412f2 of the hole 412 comes into contact. Also, in the circumferential direction C, there is a part of the frame 413 between the recesses 416 and the first magnet 42a.
  • the second magnet 42b and the third magnet 42c are disposed inside the frame 413.
  • the length of the recess 416 in the circumferential direction C is shorter than half the length of the frame 413 in the circumferential direction C. Therefore, a part of the first end 42b1 of the second magnet 42b and a part of the first end 42c1 of the third magnet 42c contact the second inner surface 413f2 of the frame 413.
  • the yoke 41 has a second inner surface 413f2 that faces the surface of the first end 42b1 of the second magnet 42b on the opposite side R2 from the stator 3 in the radial direction R.
  • a recess 416 is provided on the second inner surface 413f2 that faces the surface of the first end 42b1 of the second magnet 42b on the opposite side R2 from the stator 3.
  • a gap 416s is provided between the surface of the first end 42b1 of the second magnet 42b on the opposite side R2 from the stator 3 and the recess 416.
  • the air is a non-magnetic material, and the magnetic permeability of the air is smaller than that of the magnetic material forming the yoke 41.
  • the air existing in the gap 416s functions as a flux barrier that suppresses the magnetic flux from the side 42b3 of the second magnet 42b to the side 42a3 of the first magnet 42a in the circumferential direction C, and the magnetic flux from the side 42c3 of the third magnet 42c to the side 42a3 of the first magnet 42a.
  • the air existing in the gap 416s functions as a flux barrier that suppresses the magnetic flux from the side 42a3 of the first magnet 42a to the side 42b3 of the second magnet 42b in the circumferential direction C, and the magnetic flux from the side 42a3 of the first magnet 42a to the side 42c3 of the third magnet 42c.
  • either the gap 412s or the gap 416s is disposed to the side of the side surface 42a3 of the first magnet 42a in the circumferential direction C.
  • the yoke 41 is provided with a recess 416, and there is a gap 416s between the surface of the first end 42b1 of the second magnet 42b on the opposite side R2 from the stator 3 and the recess 416.
  • a non-magnetic material having a smaller magnetic permeability than the magnetic material forming the yoke 41 exists in the gap 416s. Therefore, in the circumferential direction C, in the portion where the gap 416s exists, the magnetic flux from the side 42a3 of the first magnet 42a to the side 42b3 of the second magnet 42b and the side 42c3 of the third magnet 42c is suppressed by the non-magnetic material.
  • the motor 1A according to this modification can increase the magnetic flux density from the first magnet 42a to the stator 3.
  • the rotor 4A according to this modification can reduce the magnetic flux density between the side surface 42a3 of the first magnet 42a and the side surface 412b3 of the second magnet 42b, and between the side surface 42a3 of the first magnet 42a and the side surface 412c3 of the third magnet 42b.
  • the motor 1A according to this modification can increase the magnetic flux density from the second end 42a2 of the first magnet 42a, the second end 42b2 of the second magnet 42b, and the second end 42c2 of the third magnet 42c toward the stator 3, thereby improving the output torque of the motor 1A.
  • a motor 1B according to a second embodiment will be described with reference to Fig. 9.
  • Fig. 9 is a plan view showing a part of the motor 1B according to the second embodiment. Note that in the configuration of the motor 1B according to the second embodiment, the same components as those of the motor 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and will not be described.
  • the motor 1B according to the second embodiment When viewed from the axial direction A, the motor 1B according to the second embodiment has the stator 3B positioned inside the rotor 4 in the radial direction R, and the shaft (not shown) positioned inside the rotor 4 in the radial direction R.
  • the motor 1B according to the second embodiment is an outer rotor type brushless motor.
  • the inside in the radial direction R is called the stator side R1
  • the outside in the radial direction R is called the side opposite the stator 3B R2.
  • the stator side in the radial direction R is indicated by R1
  • the side opposite the stator 3B in the radial direction R is indicated by R2.
  • the shaft and rotor 4B are formed as separate bodies.
  • the center line 2CL in the radial direction R of the rotor 4B is used as a reference, and the hole 412, frame 413, first magnet 42a, second magnet 42b, and third magnet 42c are arranged with the outside and inside in the radial direction R reversed compared to their arrangement in the motor 1 of the first embodiment.
  • the hole 412 is positioned so that it is closer to the outer peripheral surface 41f1 of the yoke 41 than to the inner peripheral surface 41f2 in the radial direction R.
  • the frame 413 is positioned so that the opening 413o is formed in the inner circumferential surface 41f2. In other words, the frame 413 is positioned on the stator side R1 in the radial direction R of the yoke 41.
  • the first magnet 42a is arranged so as to be closer to the outer peripheral surface 41f1 of the yoke 41 than to the inner peripheral surface 41f2 in the radial direction R.
  • the first end 42a1 of the first magnet 42a is arranged on the opposite side R2 from the stator 3B, and the second end 42a2 is arranged on the stator side R1.
  • the second magnet 42b is arranged so that a portion of it is exposed from the opening 413o located on the stator side R1 in the radial direction R. Furthermore, the second magnet 42b has a first end 42b1 arranged on the opposite side R2 from the stator 3B, and a second end 42b2 arranged on the stator side R1.
  • the third magnet 42c is arranged so that a portion of it is exposed from an opening 413o located on the stator side R1 in the radial direction R. Furthermore, the third magnet 42c has a first end 42c1 arranged on the opposite side R2 from the stator 3B, and a second end 42c2 arranged on the stator side R1.
  • the motor 1B according to the second embodiment can achieve the same effects and advantages as those achieved by the motor 1 according to the first embodiment.

Landscapes

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Abstract

モータ（１）は、シャフト（２）と、ロータ（４）と、ステータ（３）と、を備える。前記ロータ（４）は、ヨーク（４１）と、周方向（Ｃ）に配置された第１マグネット（４２ａ）および第２マグネット（４２ｂ）と、を有し、前記ヨーク（４１）の内部に、前記第１マグネット（４２ａ）および前記第２マグネット（４２ｂ）はあり、径方向（Ｒ）において、前記ステータ（３）とは反対側における第２マグネット（４２ｂ）の端部（４２ｂ１）に対して、当該ステータ（３）とは反対側における第１マグネット（４２ａ）の端部（４２ａ１）は、当該ステータ（３）とは反対側にある。

Description

モータ
　本発明は、モータに関する。
　ロータヨークの表面に、磁束の向きが異なる複数のマグネットを配置する、いわゆるハルバッハ配列のモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－００６５４５号公報
　しかしながら、上述したモータには、出力トルクの向上に関して改善の余地がある。
　本発明は、上記の課題に鑑み、出力トルクを向上することができるモータを提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るモータは、シャフトと、ロータと、ステータと、を備え、前記ロータは、ヨークと、周方向に配置された第１マグネットおよび第２マグネットと、を有し、前記ヨークの内部に、前記第１マグネットおよび前記第２マグネットはあり、径方向において、前記ステータとは反対側における第２マグネットの端部に対して、当該ステータとは反対側における第１マグネットの端部は、当該ステータとは反対側にある。
　一つの態様によれば、モータの出力トルクを向上することができる。
図１は、第１実施形態に係るモータの平面図である。 図２は、図１に示すモータの斜視図である。 図３は、図１に示すモータが備えるロータの斜視図である。 図４は、図３に示すロータが備えるヨークの一部を示す斜視図である。 図５は、図１に示すモータの一部を示す平面図である。 図６は、図１に示すモータが備える複数のマグネットの磁束の向きを示す平面図である。 図７は、第１実施形態の第１変形例に係るモータの平面図である。 図８は、図７に示すモータが備えるロータの斜視図である。 図９は、第２実施形態に係るモータの一部を示す平面図である。
　以下に、実施形態に係るモータを図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
　図１は、第１実施形態に係るモータ１の平面図である。図２は、図１に示すモータ１の斜視図である。図３は、図１に示すモータ１が備えるロータ４の斜視図である。図４は、図３に示すロータ４が備えるヨーク４１の一部を示す斜視図である。図５は、図１に示すモータ１の一部を示す平面図である。図６は、図１に示すモータ１が備える複数のマグネット４２の磁束の向きを示す平面図である。なお、図１、図２、図５、図６において、後述するティース３１ｂの両側に位置する×は、ティース３１ｂに巻き回されてコイル３２を形成する巻線を省略して示したものである。
　［第１実施形態］
　以下の第１実施形態に係るモータ１の説明において、方向の理解を容易にするため、後述するシャフト２が延びる方向を軸方向Ａと呼び、後述するロータ４が回転する方向を周方向Ｃと呼び、軸方向Ａに対して直交する平面に含まれ、かつ、シャフト２の軸心２ｏを通過し、周方向Ｃに対して直交する方向を径方向Ｒと呼ぶ。
　第１実施形態に係る図１に示すモータ１は、後述するようにインナーロータ型であり、軸方向Ａから視た場合、ロータ４を基準とすると、ロータ４の径方向Ｒの外側にステータ３が位置する一方、ロータ４の径方向Ｒの内側にシャフト２が位置する。そして、本実施形態に係るモータ１では、径方向Ｒにおける外側をステータ側Ｒ１と呼び、径方向Ｒにおける内側をステータ３とは反対側Ｒ２と呼ぶ。また、図１から図６において、径方向Ｒにおけるステータ側をＲ１で示し、径方向Ｒにおけるステータ３とは反対側をＲ２で示す。なお、図３では、後述する複数のマグネット４２のうちの一部を省略してロータ４を示してある。さらに、説明を容易にするため、図１ではシャフト２を仮想線で示し、他の図面においてシャフト２を省略してある。
　第１実施形態に係るモータ１は、例えば電源からの電気エネルギーを、シャフト２の周方向Ｃへ回転する駆動力に変換する電動機である。また、本実施形態に係るモータ１は、例えば図２に示すように、後述するステータ３の軸方向Ａにおける長さに対して、ステータ３の径方向Ｒにおける長さが長い、いわゆる扁平モータである。モータ１は、例えば、図示しないフレームに収容される。
　モータ１は、例えば図１に示すように、シャフト２と、ステータ３と、ロータ４と、を備える。シャフト２は、いわゆる回転軸であって、例えば、金属部材で軸方向Ａに沿って延在する円柱状に形成される。シャフト２は、軸心２ｏを有し、かつ、軸心２ｏを中心に回転可能に設けられる。シャフト２は、周方向Ｃに回転することで動力を外部に伝達する。
　ステータ３は、ロータ４を周方向Ｃへ回転させるための力を発生させる部分である。ステータ３は、コア３１と、不図示のインシュレータと、コイル３２と、を備える。
　コア３１は、例えば、ケイ素鋼板、電磁鋼板、軟磁性鋼板等の板状の金属部材を軸方向Ａへ積層することによって形成され、磁性を有する。また、本実施形態に係るコア３１は、本体３１ａと、ティース３１ｂと、を有する。本体３１ａは、軸方向Ａから視た場合、環状に形成される。ティース３１ｂは、径方向Ｒにおいて、本体３１ａの内周面からロータ４側へ突出するように形成される。本実施形態に係るステータ３は、例えば、１８個のティース３１ｂを備える。
　インシュレータは、例えば、絶縁製の樹脂等により形成されてコア３１の表面に装着される。コイル３２は、インシュレータを介してティース３１ｂに例えば巻線を巻き回して形成される。巻線は、導電性の芯線（不図示）と、芯線の周囲を被覆する絶縁性の被覆部（不図示）と、を有する。本実施形態に係るステータ３は、例えば、１８個のコイル３２を有する。
　ロータ４は、回転軸であるシャフト２の軸心２ｏを中心に回転可能に設けられる。また、本実施形態に係るモータ１は、シャフト２とロータ４とを一体として形成してある。
　ロータ４は、例えば、径方向Ｒにおいてステータ３の内側（シャフト２側）に配置される。つまり、このモータ１は、ステータ３の径方向Ｒの内側にロータ４が位置するインナーロータ型のブラシレスモータである。
　ロータ４は、図２に示すように、ヨーク４１と、複数のマグネット４２と、を有する。ヨーク４１は、例えば鉄等の磁性材料で形成される。
　マグネット４２は、例えば、永久磁石によって構成される。複数のマグネット４２は、例えば、周方向Ｃに沿って並べられる。複数のマグネット４２は、例えば、２０個の第１マグネット４２ａと、２０個の第２マグネット４２ｂと、２０個の第３マグネット４２ｃと、を含む。
　第１マグネット４２ａは、いわゆる主マグネットである。第２マグネット４２ｂおよび第３マグネット４２ｃは、いわゆる副マグネットである。本実施形態に係るヨーク４１において、第１マグネット４２ａの周方向Ｃの一方に第２マグネット４２ｂは配置され、第１マグネット４２ａの周方向Ｃの他方に第３マグネット４２ｃは配置される。
　ヨーク４１は、第１マグネット４２ａと第２マグネット４２ｂとの間の磁束の通路としての機能を有するとともに、第１マグネット４２ａと第３マグネット４２ｃとの間の磁束の通路としての機能を有する。
　ヨーク４１は、図３に示すように、本体４１１と、孔４１２と、枠４１３と、を有する。本体４１１は、周方向Ｃに沿って延在するように形成される。つまり、本体４１１は、筒状に形成される。また、ヨーク４１は、径方向Ｒのステータ側Ｒ１に位置する外周面４１ｆ１と、径方向Ｒのステータ３とは反対側Ｒ２に位置する内周面４１ｆ２と、を含む。
　孔４１２は、本体４１１に複数、形成される。複数の孔４１２は、周方向Ｃに沿って等間隔に配置される。また、孔４１２は、本体４１１を軸方向Ａに貫通するように形成される。複数の孔４１２は、軸心２ｏからの距離が一定となり、かつ、周方向Ｃに沿って一定の間隔で配置される。また、孔４１２は、径方向Ｒにおいて、ヨーク４１の外周面４１ｆ１よりも内周面４１ｆ２に近接するように配置される。
　次に、孔４１２の形状について説明する。孔４１２は、例えば図４に示すように、軸方向Ａから視た場合、対向する三組の内面４１２ｆ１、４１２ｆ２、４１２ｆ３を有する。より具体的に説明すると、孔４１２は、周方向Ｃにおいて対向する一対の第１内面４１２ｆ１と、周方向Ｃにおいて対向する一対の第２内面４１２ｆ２と、径方向Ｒにおいて対向する一対の第３内面４１２ｆ３と、を有する。換言すると、孔４１２は、軸方向Ａから視た場合、ヨーク４１を構成する壁部の内面４１２ｆ１、４１２ｆ２、４１２ｆ３によって全周が囲まれるように形成される。そして、孔４１２のそれぞれの内側には、第１マグネット４２ａが配置される。
　一対の第１内面４１２ｆ１は、孔４１２において、径方向Ｒにおけるステータ３とは反対側Ｒ２（つまり、ヨーク４１の内周面４１ｆ２側）に配置される。そして、一対の第１内面４１２ｆ１は、互いに平行となるように配置される。また、一対の第１内面４１２ｆ１のそれぞれは、後述する中心線１ＣＬに対して平行である。
　一対の第２内面４１２ｆ２は、孔４１２において、径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１（つまり、ヨーク４１の外周面４１ｆ１側）に配置される。そして、一対の第２内面４１２ｆ２は、ステータ側Ｒ１に向かって従って互いに離れる態様で傾斜するように配置される。また、一対の第２内面４１２ｆ２のそれぞれは、後述する中心線１ＣＬに対して傾斜する。
　一対の第３内面４１２ｆ３のうち一方の第３内面４１２ｆ３２は、孔４１２において、径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１に配置される。一対の第３内面４１２ｆ３のうち他方の第３内面４１２ｆ３１は、孔４１２において、径方向Ｒにおけるステータ３とは反対側Ｒ２に配置される。
　径方向Ｒにおいて、一対の第１内面４１２ｆ１と、一対の第２内面４１２ｆ２との間の境界４１２Ｂは、図５に示すように、径方向Ｒにおける位置が、第２マグネット４２ｂのステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ｂ１と、ほぼ同一の位置となるように配置される。同様に、境界４１２Ｂは、径方向Ｒにおける位置が、第３マグネット４２ｃのステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ｃ１と、ほぼ同一の位置となるように配置される。
　枠４１３は、図３に示すように、本体４１１に複数、形成される。複数の枠４１３は、例えば、軸心２ｏからの距離が一定となり、かつ、周方向Ｃに沿って一定の間隔で配置される。
　枠４１３は、軸方向Ａから視た場合、孔４１２を囲むように配置される。より具体的に説明すると、図５に示すように、ステータ側Ｒ１の孔４１２の一部と、ステータ３とは反対側Ｒ２の枠４１３の一部とが対向するように、孔４１２の周方向Ｃの両側に２つの枠４１３が配置される。別の言い方をすると、枠４１３は、軸方向Ａから視た場合、図４に示すように、ヨーク４１を構成する壁部に対して、周方向Ｃにおいて対向する一対の第１内面４１３ｆ１と、一対の第１内面４１３ｆ１を連結する第２内面４１３ｆ２とを有するように形成され、かつ、径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１を除いた三方が一対の第１内面４１３ｆ１と、第２内面４１３ｆ２とで囲まれるように形成される。また、上述した枠４１３は、本体４１１を軸方向Ａに貫通するように形成される。
　第１内面４１３ｆ１には、第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３または第３マグネット４２ｃの側面４２ｃ３が接触する。第２内面４１３ｆ２には、第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１または第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１が接触する。
　また、枠４１３は、径方向Ｒにおいて、ヨーク４１の外部と枠４１３の内部とを繋げる開口４１３ｏを有する。別の言い方をすると、枠４１３は、開口４１３ｏがヨーク４１の外周面４１ｆ１に形成されように配置される。つまり、枠４１３は、ロータ４の径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１側に配置される。
　さらに、枠４１３は、開口４１３ｏが形成された部分であって、枠４１３の内部において互いに近接するよう突出する一対の突出部４１４を有する。別の言い方をすると、突出部４１４は、周方向Ｃに沿って、第１内面４１３ｆ１から枠４１３の内部へ向けて突出する。本体４１１から周方向Ｃに突出する。枠４１３の内部のそれぞれには、第２マグネット４２ｂおよび第３マグネット４２ｃが配置される（図５参照）。上述したように、突出部４１４は、周方向Ｃに沿って、第１内面４１３ｆ１から枠４１３の内部へ向けてそれぞれ突出するため、突出部４１４によって第２マグネット４２ｂおよび第３マグネット４２ｃが径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１へ移動することが規制される。つまり、突出部４１４は、第２マグネット４２ｂおよび第３マグネット４２ｃに係合する係合部としての機能を有する。
　第１マグネット４２ａは、例えば、直方体状に形成される。第１マグネット４２ａは、図５に示すように、径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部（端部）４２ａ１と、ステータ側Ｒ１の第２端部（端部）４２ａ２と、を有する。第１端部４２ａ１および第２端部４２ａ２のいずれか一方はＮ極であり、他方はＳ極である。また、第１マグネット４２ａは、周方向Ｃにおいて対向する両側面４２ａ３を有する。両側面４２ａ３は、互いに平行であり、後述する中心線１ＣＬに対して平行である。第１マグネット４２ａは、径方向Ｒにおいて、ヨーク４１の外周面４１ｆ１よりも内周面４１ｆ２に近接するように配置される。
　第２マグネット４２ｂは、例えば、直方体状に形成される。第２マグネット４２ｂは、径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部（端部）４２ｂ１と、ステータ側Ｒ１の第２端部（端部）４２ｂ２と、を有する。第１端部４２ｂ１および第２端部４２ｂ２のいずれか一方はＮ極であり、他方はＳ極である。また、第２マグネット４２ｂは、周方向Ｃにおいて対向する両側面４２ｂ３を有する。両側面４２ｂ３は、互いに平行であり、後述する中心線１ＣＬに対して平行である。本実施形態に係る第２マグネット４２ｂは、軸方向Ａから視た場合、第２マグネット４２ｂの面積が、第１マグネット４２ａの面積よりも広い。第２マグネット４２ｂは、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１に位置する開口４１３ｏから一部が露出するように配置される。
　第３マグネット４２ｃは、例えば、直方体状に形成される。第３マグネット４２ｃは、径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部（端部）４２ｃ１と、ステータ側Ｒ１の第２端部（端部）４２ｃ２と、を有する。第１端部４２ｃ１および第２端部４２ｃ２のいずれか一方はＮ極であり、他方はＳ極である。また、第３マグネット４２ｃは、周方向Ｃにおいて対向する両側面４２ｃ３を有する。両側面４２ｃ３は、互いに平行であり、後述する中心線１ＣＬに対して平行である。本実施形態に係る第３マグネット４２ｃは、軸方向Ａから視た場合、第３マグネット４２ｃの面積が、第１マグネット４２ａの面積よりも広い。第３マグネット４２ｃは、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１に位置する開口４１３ｏから一部が露出するように配置される。
　第１マグネット４２ａ、第２マグネット４２ｂ、および、第３マグネット４２ｃは、それぞれ２０個であるため、本実施形態に係るロータ４の磁極数は６０である。
　図１に示すように、第１マグネット４２ａにおける周方向Ｃの中心と、シャフト２の軸心２ｏとを通過する中心線１ＣＬに対して、第２マグネット４２ｂと第３マグネット４２ｃとは、線対称となるように配置される。また、第２マグネット４２ｂは、例えば、第３マグネット４２ｃと同一形状に形成される。さらに、第１マグネット４２ａの軸方向Ａの長さと、第２マグネット４２ｂの軸方向Ａの長さと、第３マグネット４２ｃの軸方向Ａの長さとは、同一である。その上、第１マグネット４２ａ、第２マグネット４２ｂ、および、第３マグネット４２ｃは、ヨーク４１の内部に配置される。
　図５に示す第１マグネット４２ａの径方向Ｒの長さＬ１は、例えば、第２マグネット４２ｂの径方向Ｒの長さＬ２０より短い。また、第１マグネット４２ａの径方向Ｒの長さＬ１は、例えば、第３マグネット４２ｃの径方向Ｒの長さＬ３より短い。さらに、第１マグネット４２ａの径方向Ｒに対して直交する幅Ｗ１は、第２マグネット４２ｂの径方向Ｒに対して直交する幅Ｗ２より狭い。さらに、第１マグネット４２ａの径方向Ｒに対して直交する幅Ｗ１は、第３マグネット４２ｃの径方向Ｒに対して直交する幅Ｗ３０より狭い。
　図４に示す一対の突出部４１４における周方向Ｃの間隔Ｗ４は、第２マグネット４２ｂの幅Ｗ２と、第３マグネット４２ｃの幅Ｗ３０との和よりも狭い。そのため、ロータ４を周方向Ｃへ回転させた場合に、一対の突出部４１４によって、第２マグネット４２ｂおよび第３マグネット４２ｃがヨーク４１から外れることを防止することができる。
　図６に示すヨーク４１の外周面４１ｆ１と、ティース３１ｂの内周面３１ｂｆとの間には、第１ギャップＧ１が形成される。第１ギャップＧ１の径方向Ｒの幅はＷ１１である。また、第２マグネット４２ｂのステータ側Ｒ１の第２端部４２ｂ２と、ティース３１ｂの内周面３１ｂｆとの間には、第２ギャップＧ２が形成される。第２ギャップＧ２の径方向Ｒの幅はＷ２１である。さらに、第３マグネット４２ｃのステータ側Ｒ１の第２端部４２ｃ２と、ティース３１ｂの内周面３１ｂｆとの間には、第３ギャップＧ３が形成される。第３ギャップＧ３の径方向Ｒの幅はＷ３１である。
　径方向Ｒにおいて、第１ギャップＧ１の幅Ｗ１１と第２ギャップＧ２の幅Ｗ２１とが同一となるように、第２マグネット４２ｂは配置される。その上、径方向Ｒにおいて、第１ギャップＧ１の幅Ｗ１１と第３ギャップＧ３の幅Ｗ３１とが同一となるように、第３マグネット４２ｃは配置される。つまり、静止したステータ３に対してシャフト２およびロータ４を周方向Ｃへ回転させた場合には、径方向Ｒにおいて、ロータ４とステータ３との間には幅が一定のギャップが形成される。
　第１マグネット４２ａの磁束の向きは、例えば、径方向Ｒに沿う。より具体的に説明すると、第１マグネット４２ａの磁束の向きは、径方向Ｒにおいてステータ側Ｒ１に沿うか、もしくは、径方向Ｒにおいてステータ３とは反対側Ｒ２に沿う。
　第２マグネット４２ｂの磁束の向きは、例えば、径方向Ｒに対して傾斜する。より具体的に説明すると、第２マグネット４２ｂの磁束の向きは、ステータ３とは反対側Ｒ２に行くに従って、第１マグネット４２ａに対して周方向Ｃで徐々に近接するように傾斜するか、もしくは、ステータ側Ｒ１に行くに従って、第１マグネット４２ａに対して周方向Ｃで徐々に離れるように傾斜する。
　第３マグネット４２ｃの磁束の向きは、例えば、径方向Ｒに対して傾斜する。より具体的に説明すると、第３マグネット４２ｃの磁束の向きは、ステータ３とは反対側Ｒ２に行くに従って、第１マグネット４２ａに対して周方向Ｃで徐々に近接するように傾斜するか、もしくは、ステータ側Ｒ１に行くに従って、第１マグネット４２ａに対して周方向Ｃで徐々に離れるように傾斜する。
　別の言い方をすると、第２マグネット４２ｂの磁束の向き、および、第３マグネット４２ｃの磁束の向きは、ステータ３とは反対側Ｒ２に行くに従って、周方向Ｃにおける互いの距離が近くなるように傾斜するか、もしくは、ステータ側Ｒ１に行くに従って、周方向Ｃにおける互いの距離が遠くなるように傾斜する。
　また、上述したように、第１マグネット４２ａの磁束の向きと、第２マグネット４２ｂの磁束の向きと、第３マグネット４２ｃの磁束の向きと、が異なるため、本実施形態に係るロータ４は、磁束の向きが相互に異なるように第１マグネット４２ａ、第２マグネット４２ｂおよび第３マグネット４２ｃを配列したいわゆるハルバッハ配列のロータ４である。
　径方向Ｒにおいて、図５に示すステータ３とは反対側Ｒ２における第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１に対して、ステータ３とは反対側Ｒ２における第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１は、突出する。言い換えると、径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２における第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１に対して、ステータ３とは反対側Ｒ２における第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１は、ステータ３とは反対側Ｒ２にある。つまり、第１マグネット４２ａの径方向Ｒにおけるステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ａ１は、第２マグネット４２ｂの径方向Ｒにおけるステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ｂ１よりもヨーク４１の内周面４１ｆ２に近接する。
　径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１における第２マグネット４２ｂの第２端部４２ｂ２は、ステータ側Ｒ１における第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２に対して突出する。言い換えると、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１における第２マグネット４２ｂの第２端部４２ｂ２に対して、ステータ側Ｒ１における第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２は、ステータ３とは反対側Ｒ２にある。つまり、第１マグネット４２ａの径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１の第２端部４２ａ２は、第２マグネット４２ｂの径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１の第２端部４２ｂ２よりもヨーク４１の外周面４１ｆ１から所定の距離だけ離れている。
　径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２における第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１に対して、ステータ３とは反対側Ｒ２における第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１は、突出する。言い換えると、径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２における第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１に対して、ステータ３とは反対側Ｒ２における第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１は、ステータ３とは反対側Ｒ２にある。つまり、第１マグネット４２ａの径方向Ｒにおけるステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ａ１は、第３マグネット４２ｃの径方向Ｒにおけるステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ｃ１よりもヨーク４１の内周面４１ｆ２に近接する。
　径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１における第３マグネット４２ｃの第２端部４２ｃ２は、ステータ側Ｒ１における第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２に対して突出する。言い換えると、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１における第３マグネット４２ｃの第２端部４２ｃ２に対して、ステータ側Ｒ１における第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２は、ステータ３とは反対側Ｒ２にある。つまり、第１マグネット４２ａの径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１の第２端部４２ａ２は、第３マグネット４２ｃの径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１の第２端部４２ｃ２よりもヨーク４１の外周面４１ｆ１から所定の距離だけ離れている。
　第１マグネット４２ａおよび孔４１２は、径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ａ１が孔４１２の第３内面４１２ｆ３１に接触する。加えて、第１マグネット４２ａおよび孔４１２は、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１の第２端部４２ａ２が孔４１２の第３内面４１２ｆ３２に接触する。
　第１マグネット４２ａおよび孔４１２は、径方向Ｒにおけるステータ３とは反対側Ｒ２において、第１マグネット４２ａの両側面４２ａ３と孔４１２の第１内面４１２ｆ１とが周方向Ｃにおいて接触する。一方、第１マグネット４２ａおよび孔４１２は、径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１において、第１マグネット４２ａの両側面４２ａ３と孔４１２の第２内面４１２ｆ２との間に間隙４１２ｓが配置される。
　上記した間隙４１２ｓには、空気が存在する。そして、空気は、非磁性体であって、空気の透磁率は、ヨーク４１を形成する磁性材料の透磁率よりも小さい。つまり、間隙４１２ｓに存在する空気は、周方向Ｃにおいて、第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３から第１マグネット４２ａの側面４２ａ３へ向かう磁束、および、第３マグネット４２ｃの側面４２ｃ３から第１マグネット４２ａの側面４２ａ３へ向かう磁束を抑制する、フラックスバリアとして機能する。もしくは、間隙４１２ｓに存在する空気は、周方向Ｃにおいて、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３から第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３へ向かう磁束、および、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３から第３マグネット４２ｃの側面４２ｃ３へ向かう磁束を抑制する、フラックスバリアとして機能する。
　それらのため、間隙４１２ｓが存在する部分では、一方のマグネット４２の側面から他方のマグネット４２の側面へ、周方向Ｃに向かう磁束が非磁性体である空気によって抑制される。その結果、間隙４１２ｓが存在する部分においては、第１マグネット４２ａの周方向Ｃの両側面４２ａ３と、第２マグネット４２ｂの周方向Ｃの両側面４２ｂ３との間では、非磁性体によって磁束が抑制される。同様に、間隙４１２ｓが存在する部分においては、第１マグネット４２ａの周方向Ｃの両側面４２ａ３と、第３マグネット４２ｃの周方向Ｃの両側面４２ｃ３との間では、非磁性体によって磁束が抑制される。
　一方、周方向Ｃにおいて、第１マグネット４２ａの両側面４２ａ３と、孔４１２の第１内面４１２ｆ１とが接触する部分において、第１マグネット４２ａの両側面４２ａ３と、第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１との間では、磁束が通過する。
　第１マグネット４２ａは、直方体状に形成され、かつ、周方向Ｃにおいて互いに対向する一対の両側面４２ａ３は、平行であり、両側面４２ａ３のそれぞれは、中心線１ＣＬに対して平行である。一方、上述の孔４１２において、周方向Ｃにおいて対向する一対の第２内面４１２ｆ２は、径方向Ｒにおけるステータ側Ｒ１に行くに従って互いに離れる態様で傾斜するように形成される。そして、孔４１２の第２内面４１２ｆ２は、中心線１ＣＬに対して傾斜する。つまり、本実施形態に係るロータ４において、孔４１２の第２内面４１２ｆ２に対して第１マグネット４２ａの両側面４２ａ３は、相対的に傾斜している。
　径方向Ｒにおいて、図５に示すように、第１マグネット４２ａのステータ３とは反対側Ｒ２の第２端部４２ａ２がある位置から、第２マグネット４２ｂのステータ３とは反対側Ｒ２の第２端部４２ｂ２がある位置までの長さをＬ２とした場合、本実施形態に係るロータ４は、Ｌ１／２＞Ｌ２となる。つまり、径方向Ｒにおいて、第２マグネット４２ｂの第２端部４２ｂ２に対し、第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２が突出する突出量（つまり、Ｌ２はオフセット量である）は、第１マグネット４２ａの径方向Ｒの長さＬ１の半分より小さい。
　また、径方向Ｒに延在する第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３の表面積をＳ１とする。さらに、周方向Ｃに延在する面であって、ロータ４におけるヨーク４１のステータ側Ｒ１の面の表面積をＳ２とする。その上、ロータ４の磁極数（本実施形態に係るロータ４の磁極数は６０）をＰとした場合、本実施形態に係るロータ４は、Ｓ１＞Ｓ２／Ｐとなる。
　また、周方向Ｃに延在する面であって、第１マグネット４２ａのステータ側Ｒ１の面の表面積をＳ３とした場合、本実施形態に係るロータ４は、Ｓ１／２＞Ｓ３となる。
　また、周方向Ｃにおいて、第１マグネット４２ａの幅をＷ１とし、周方向Ｃにおいて、第２マグネット４２ｂの幅をＷ２とし、周方向Ｃにおいて、枠４１３の幅をＷ３とした場合、本実施形態に係るロータ４は、Ｗ２≧Ｗ１＞Ｗ３となる。
　本実施形態に係るロータ４は、径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２における第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１に対して、ステータ３とは反対側Ｒ２における第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１は、ステータ３とは反対側Ｒ２にある。そのため、本実施形態に係るロータ４は、径方向Ｒにおいて第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１および第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１からステータ３とは反対側Ｒ２へ向かう磁束（図６において矢印ｆ９、ｆ１０で示す磁束）密度を低減すると共に、第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１および第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１において、一方から他方へ向かう周方向Ｃへの磁束（図６において矢印ｆ２、ｆ４で示す磁束）密度を増加することができる。その結果、本実施形態に係るモータ１は、径方向Ｒにおいて、第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２および第２マグネット４２ｂの第２端部４２ｂ２からステータ３へ向かう磁束（図６において矢印ｆ３、ｆ６で示す磁束）密度を増加することでモータ１の出力トルクを向上することができる。
　本実施形態に係るロータ４は、径方向Ｒにおいて、ステータ３とは反対側Ｒ２における第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１に対して、ステータ３とは反対側Ｒ２における第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１は、ステータ３とは反対側Ｒ２にある。そのため、本実施形態に係るロータ４は、径方向Ｒにおいて第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１および第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１からステータ３とは反対側Ｒ２へ向かう磁束（図６において矢印ｆ８、ｆ１０で示す磁束）密度を低減すると共に、第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１および第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１において、一方から他方へ向かう周方向Ｃへの磁束（図６において矢印ｆ１、ｆ５で示す磁束）密度を増加することができる。その結果、本実施形態に係るモータ１は、径方向Ｒにおいて、第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２および第３マグネット４２ｃの第２端部４２ｂ２からステータ３へ向かう磁束（図６において矢印ｆ３、ｆ７で示す磁束）密度を増加することでモータ１の出力トルクを向上することができる。
　本実施形態に係るロータ４は、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１における第２マグネット４２ｂの第２端部４２ｂ２に対して、ステータ側Ｒ１における第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２は、ステータ３とは反対側Ｒ２にある。
　本実施形態に係るロータ４は、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１における第３マグネット４２ｃの第２端部４２ｃ２に対して、ステータ側Ｒ１における第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２は、ステータ３とは反対側Ｒ２にある。
　本実施形態に係るロータ４において、ヨーク４１は、孔４１２と、孔４１２を囲む枠４１３と、を備え、孔４１２の内側に第１マグネット４２ａがあり、周方向Ｃにおいて、孔４１２の第２内面４１２ｆ２と第１マグネット４２ａの側面４２ａ３との間には間隙４１２ｓがある。その上、ヨーク４１を形成する磁性材料の透磁率よりも透磁率が小さい非磁性体が間隙４１２ｓに存在する。そのため、周方向Ｃにおいて、間隙４１２ｓが存在する部分では第１マグネット４２ａの側面４２ａ３から第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３および第３マグネット４２ｃの側面４２ｃ３へ向かう磁束が非磁性体によって抑制される。その結果、第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１と第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１との間、および、第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１と第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１との間では磁束密度が増加する。従って、本実施形態に係るモータ１は、第１マグネット４２ａからステータ３へ向かう磁束密度を増加することができる。
　本実施形態に係るロータ４において、径方向Ｒに延在する第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３の表面積をＳ１とし、周方向Ｃに延在する面であって、ロータ４におけるヨーク４１のステータ側Ｒ１の面の表面積をＳ２とする。その上、ロータ４の磁極数（本実施形態に係るロータ４では６０）をＰとした場合、本実施形態に係るロータ４は、Ｓ１＞Ｓ２／Ｐとなる。このため、第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３の表面積Ｓ１をできるだけ広くするため、第２マグネット４２ｂの径方向Ｒの大きさＬ２０をできるだけ長くすることができる。
　本実施形態に係るロータ４において、周方向Ｃにおいて、第１マグネット４２ａの幅をＷ１とし、周方向Ｃにおいて、第２マグネット４２ｂの幅をＷ２とし、周方向Ｃにおいて、枠４１３の幅をＷ３とした場合、Ｗ２≧Ｗ１＞Ｗ３となる。そのため、本実施形態に係るロータ４は、枠４１３の幅Ｗ３を狭くすることで、周方向Ｃにおいて第１マグネット４２ａの側面４２ａ３と第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３との間の磁束を飽和させることができる。その結果、本実施形態に係るモータ１は、第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１と第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１との間の磁束密度を増加することによって、第１マグネット４２ａおよび第２マグネット４２ｂからステータ３へ向かう磁束密度を増加することができる。その上、枠４１３の幅Ｗ３をできるだけ狭くすることで、ヨーク４１の径方向Ｒの大きさを小型にすることができる。
　本実施形態に係るロータ４において、周方向Ｃにおいて、第１マグネット４２ａの幅をＷ１とし、周方向Ｃにおいて、第３マグネット４２ｃの幅をＷ３０とし、周方向Ｃにおいて、枠４１３の幅をＷ３とした場合、Ｗ３０≧Ｗ１＞Ｗ３となる。そのため、本実施形態に係るロータ４は、枠４１３の幅Ｗ３を狭くすることで、周方向Ｃにおいて第１マグネット４２ａの側面４２ａ３と第３マグネット４２ｃの側面４２ｃ３との間の磁束を飽和させることができる。その結果、本実施形態に係るモータ１は、第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１と第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１との間の磁束密度を増加することによって、第１マグネット４２ａおよび第３マグネット４２ｃからステータ３へ向かう磁束密度を増加することができる。その上、枠４１３の幅Ｗ３をできるだけ狭くすることで、ヨーク４１の径方向Ｒの大きさを小型にすることができる。
　なお、上述した実施形態に係るステータ３は、１８個のティース３１ｂを備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係るステータ３のティース３１ｂの数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。
　また、上述した実施形態に係るステータ３は、１８個のコイル３２を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係るステータ３のコイル３２の数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。
　さらに、上述した実施形態に係るロータ４は、２０個の第１マグネット４２ａを備え、２０個の第２マグネット４２ｂを備え、２０個の第３マグネット４２ｃを備えるものを説明した。しかし、これらのマグネット４２ａ、４２ｂ、４２ｃの数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。
　なお、上述した実施形態に係るロータ４は、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３が中心線１ＣＬに対して平行である一方、孔４１２の第２内面４１２ｆ２が中心線１ＣＬに対して傾斜することで、孔４１２の第２内面４１２ｆ２に対して第１マグネット４２ａの両側面４２ａ３が傾斜するものを説明した。しかし、本実施形態に係るロータ４は、それに限られない。例えば、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３が中心線１ＣＬに対して傾斜する一方、孔４１２の第２内面４１２ｆ２が中心線１ＣＬに対して平行であることによって、孔４１２の第２内面４１２ｆ２に対して第１マグネット４２ａの両側面４２ａ３が相対的に傾斜してもよい。また、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３が中心線１ＣＬに対して傾斜し、かつ、孔４１２の第２内面４１２ｆ２が中心線１ＣＬに対して傾斜することによって、孔４１２の第２内面４１２ｆ２に対して第１マグネット４２ａの両側面４２ａ３が相対的に傾斜してもよい。
　さらに、上述した実施形態には、直方体状の第１マグネット４２ａをロータ４が備え、直方体状の第２マグネット４２ｂをロータ４が備え、直方体状の第３マグネット４２ｃをロータ４が備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係るマグネット４２ａ、４２ｂ、４２ｃの形状は、それに限られず、他の形状に形成してもよい。
　また、上述した実施形態には、軸方向Ａから視た場合、孔４１２は、対向する三組の内面４１２ｆ１、４１２ｆ３、４１２ｆ３を有するように形成されるものを説明した。しかし、本実施形態に係る孔４１２の形状は、それに限られず、他の形状に形成してもよい。
　［第１実施形態の第１変形例］
　次に、第１実施形態の第１変形例に係るモータ１Ａに関して図７、図８を用いて説明する。図７は、第１実施形態の第１変形例に係るモータ１Ａの平面図である。図８は、図７に示すモータ１Ａが備えるロータ４Ａの斜視図である。
　本変形例に係るロータ４Ａのヨーク４１における枠４１３は、第１実施形態のロータ４のヨーク４１における枠４１３と同様、図８に示すように径方向Ｒに対して直交する第２内面４１３ｆ２を有する。そして、本変形例に係るロータ４Ａは、枠４１３に凹部４１６が形成される。凹部４１６は、１つの枠４１３に対して２つ形成され、枠４１３を構成する第２内面４１３ｆ２に２つ形成される。より具体的に説明すると、凹部４１６は、第１内面４１３ｆ１に沿い、かつ、径方向Ｒに延在するように形成される。
　凹部４１６のそれぞれは、枠４１３において、ステータ３とは反対側Ｒ２側に位置する第１内面４１６ａと、第１内面４１６ａの周方向Ｃの両側に位置し、かつ、周方向Ｃにおいて対向する一対の第２内面４１６ｂと、を有する。このような凹部４１６は、図７に示すように、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３に対して周方向Ｃの両側に配置される。より具体的に説明すると、孔４１２の第２内面４１２ｆ２が接触する第１マグネット４２ａの側面４２ａ３に対して周方向Ｃの両側に凹部４１６が配置される。また、周方向Ｃにおいて、凹部４１６と第１マグネット４２ａとの間には枠４１３の一部がある。
　また、枠４１３の内部には、第２マグネット４２ｂおよび第３マグネット４２ｃが配置される。そして、凹部４１６の周方向Ｃの長さは、枠４１３の周方向Ｃの長さの１／２よりも短い。そのため、また、枠４１３の第２内面４１３ｆ２には、第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１の一部および第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１の一部が接触する。
　言い換えると、本変形例に係るヨーク４１は、径方向Ｒにおいて、第２マグネット４２ｂのステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ｂ１の面に対向する第２内面４１３ｆ２を有する。また、第２マグネット４２ｂのステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ｂ１の面に対向する第２内面４１３ｆ２には、凹部４１６が設けられている。そして、第２マグネット４２ｂのステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ｂ１の面と凹部４１６との間には間隙４１６ｓがある。なお、上述には第２マグネット４２ｂに説明したが、第３マグネット４２ｃも同様である。
　上記した間隙４１６ｓには、空気が存在する。そして、空気は、非磁性体であって、空気の透磁率は、ヨーク４１を形成する磁性材料の透磁率よりも小さい。つまり、間隙４１６ｓに存在する空気は、周方向Ｃにおいて、第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３から第１マグネット４２ａの側面４２ａ３へ向かう磁束、および、第３マグネット４２ｃの側面４２ｃ３から第１マグネット４２ａの側面４２ａ３へ向かう磁束を抑制する、フラックスバリアとして機能する。もしくは、間隙４１６ｓに存在する空気は、周方向Ｃにおいて、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３から第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３へ向かう磁束、および、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３から第３マグネット４２ｃの側面４２ｃ３へ向かう磁束を抑制する、フラックスバリアとして機能する。
　また、本変形例に係るロータ４Ａにおいて、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３の周方向Ｃの側方には、間隙４１２ｓまたは間隙４１６ｓのいずれか一方が配置される。
　本変形例に係るロータ４Ａにおいて、ヨーク４１には凹部４１６が設けられており、第２マグネット４２ｂのステータ３とは反対側Ｒ２の第１端部４２ｂ１の面と凹部４１６との間には間隙４１６ｓがある。その上、ヨーク４１を形成する磁性材料の透磁率よりも透磁率が小さい非磁性体が間隙４１６ｓに存在する。そのため、周方向Ｃにおいて、間隙４１６ｓが存在する部分では第１マグネット４２ａの側面４２ａ３から第２マグネット４２ｂの側面４２ｂ３および第３マグネット４２ｃの側面４２ｃ３へ向かう磁束が非磁性体によって抑制される。その結果、第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１と第２マグネット４２ｂの第１端部４２ｂ１との間、および、第１マグネット４２ａの第１端部４２ａ１と第３マグネット４２ｃの第１端部４２ｃ１との間では磁束密度が増加する。従って、本変形例に係るモータ１Ａは、第１マグネット４２ａからステータ３へ向かう磁束密度を増加することができる。
　本変形例に係るロータ４Ａにおいて、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３の周方向Ｃの側方には、間隙４１２ｓまたは間隙４１６ｓのいずれか一方が配置される。そのため、本変形例に係るロータ４Ａは、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３と第２マグネット４２ｂの側面４１２ｂ３との間の磁束密度、および、第１マグネット４２ａの側面４２ａ３と第３マグネット４２ｂの側面４１２ｃ３との間の磁束密度を低減することができる。その結果、本変形例に係るモータ１Ａは、第１マグネット４２ａの第２端部４２ａ２、第２マグネット４２ｂの第２端部４２ｂ２、および、第３マグネット４２ｃの第２端部４２ｃ２からステータ３へ向かう磁束密度を増加することができるため、モータ１Ａの出力トルクを向上することができる。
　［第２実施形態］
　次に、第２実施形態に係るモータ１Ｂに関して図９を用いて説明する。図９は、第２実施形態に係るモータ１Ｂの一部を示す平面図である。なお、第２実施形態に係るモータ１Ｂの構成において、第１実施形態に係るモータ１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
　第２実施形態に係るモータ１Ｂは、軸方向Ａから視た場合、ロータ４を基準とすると、当該ロータ４の径方向Ｒの内側にステータ３Ｂが位置し、かつ、当該ロータ４の径方向Ｒの内側に不図示のシャフトが位置する。つまり、第２実施形態に係るモータ１Ｂは、アウターロータ型のブラシレスモータである。
　そして、本実施形態に係るモータ１Ｂでは、径方向Ｒにおける内側をステータ側Ｒ１と呼び、径方向Ｒにおける外側をステータ３Ｂとは反対側Ｒ２と呼ぶ。そこで、図９において、径方向Ｒにおけるステータ側をＲ１で示し、径方向Ｒにおけるステータ３Ｂとは反対側をＲ２で示す。また、本実施形態に係るモータ１Ｂは、不図示のシャフトとロータ４Ｂとを別体として形成してある。
　本実施形態におけるモータ１Ｂにおいて、ロータ４Ｂの径方向Ｒにおける中心線２ＣＬを基準として、孔４１２、枠４１３、第１マグネット４２ａ、第２マグネット４２ｂ、および、第３マグネット４２ｃを、第１実施形態におけるモータ１のそれらの配置に対して、径方向Ｒの外側と内側とを逆にして配置してある。
　より具体的に説明すると、孔４１２は、径方向Ｒにおいて、ヨーク４１の内周面４１ｆ２よりも外周面４１ｆ１に近接するように配置される。
　また、枠４１３は、開口４１３ｏが内周面４１ｆ２に形成されように配置される。つまり、枠４１３は、ヨーク４１の径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１側に配置される。
　さらに、第１マグネット４２ａは、径方向Ｒにおいて、ヨーク４１の内周面４１ｆ２よりも外周面４１ｆ１に近接するように配置される。また、第１マグネット４２ａは、ステータ３Ｂとは反対側Ｒ２に第１端部４２ａ１が配置され、ステータ側Ｒ１に第２端部４２ａ２が配置される。
　また、第２マグネット４２ｂは、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１側に位置する開口４１３ｏから一部が露出するように配置される。さらに、第２マグネット４２ｂは、ステータ３Ｂとは反対側Ｒ２に第１端部４２ｂ１が配置され、ステータ側Ｒ１に第２端部４２ｂ２が配置される。
　また、第３マグネット４２ｃは、径方向Ｒにおいて、ステータ側Ｒ１に位置する開口４１３ｏから一部が露出するように配置される。さらに、第３マグネット４２ｃは、ステータ３Ｂとは反対側Ｒ２に第１端部４２ｃ１が配置され、ステータ側Ｒ１に第２端部４２ｃ２が配置される。
　第２実施形態に係るモータ１Ｂは、孔４１２、枠４１３、第１マグネット４２ａ、第２マグネット４２ｂおよび第３マグネット４２ｃを上記のように配置することで、第１実施形態に係るモータ１が奏する作用・効果と、同様の作用の作用・効果を奏することができる。
　以上、本発明に係るモータ１の実施形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であることも言うまでもない。上述した各実施形態または変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
　１、１Ａ、１Ｂ　モータ、　２　シャフト、　３、３Ｂ　ステータ、　４、４Ａ、４Ｂ　ロータ、　４１　ヨーク、　４１２　孔、　４１２ｆ２　第２内面（内面）、　４１２ｓ　間隙、　４１３　枠、　４１３ｆ２　第２内面（内面）、　４１６　凹部、　４２ａ　第１マグネット、　４２ａ１　第１端部（端部）、　４２ａ２　第２端部（端部）、　４２ａ３　側面、　４２ｂ　第２マグネット、　４２ｂ１　第１端部（端部）、　４２ｂ２　第２端部（端部）、　４２ｃ３　側面、　４２ｃ　第３マグネット、　Ａ　軸方向、　Ｃ　周方向、　Ｒ　径方向、　Ｒ１　径方向におけるステータ側、　Ｒ２　径方向におけるステータ３、３Ｂとは反対側

Claims (11)

  1. 　シャフトと、ロータと、ステータと、を備え、
    　前記ロータは、
    　ヨークと、
    　周方向に配置された第１マグネットおよび第２マグネットと、
    　を有し、
    　前記ヨークの内部に、前記第１マグネットおよび前記第２マグネットはあり、
    　径方向において、前記ステータとは反対側における第２マグネットの端部に対して、当該ステータとは反対側における第１マグネットの端部は、当該ステータとは反対側にある、
    　モータ。
  2. 　前記ヨークの内部に第３マグネットを備え、
    　前記周方向において、前記第１マグネットと前記第３マグネットとは隣接して配置され、
    　径方向において、前記ステータ側における第２マグネットの端部に対して、当該ステータ側における第１マグネットの端部は、当該ステータとは反対側にある、
    　請求項１に記載のモータ。
  3. 　前記ヨークは、孔と、当該孔を囲む枠と、を備え、
    　前記孔の内側に前記第１マグネットがあり、
    　前記周方向において、前記孔の内面と前記第１マグネットの側面との間には間隙がある、
    　請求項１または２に記載のモータ。
  4. 　前記孔の前記内面に対して前記第１マグネットの前記側面は傾斜している、
    　請求項３に記載のモータ。
  5. 　前記第１マグネットは、前記径方向において、前記ステータ側の端部と、前記ステータとは反対側の端部と、を備え、
    　前記第２マグネットは、前記径方向において、前記ステータ側の端部と、前記ステータとは反対側の端部と、を備え、
    　前記径方向において、前記第１マグネットの大きさをＬ１とし、
    　前記径方向において、前記第１マグネットの前記ステータとは反対側の前記端部がある位置から、前記第２マグネットの前記ステータとは反対側の前記端部がある位置までの長さをＬ２とした場合、
    　Ｌ１／２＞Ｌ２となる、
    　請求項１または２に記載のモータ。
  6. 　前記径方向に延在する第２マグネットの側面の表面積をＳ１とし、
    　前記周方向に延在する面であって、前記ロータの前記ステータ側の前記面の表面積をＳ２とし、
    　前記ロータの磁極数をＰとした場合、
    　Ｓ１＞Ｓ２／Ｐとなる、
    　請求項１または２に記載のモータ。
  7. 　前記周方向に延在する面であって、前記第１マグネットの前記ステータ側の前記面の表面積をＳ３とした場合、
    　Ｓ１／２＞Ｓ３となる、
    　請求項１または２に記載のモータ。
  8. 　前記ヨークは、孔と、当該孔を囲む枠と、を備え、
    　前記孔の内側に前記第１マグネットがあり、
    　前記周方向において、前記第１マグネットの幅をＷ１とし、
    　前記周方向において、前記第２マグネットの幅をＷ２とし、
    　前記周方向において、前記枠の幅をＷ３とした場合、
    　Ｗ２≧Ｗ１＞Ｗ３となる、
    　請求項１または２に記載のモータ。
  9. 　前記ヨークは、前記径方向において、前記第２マグネットの前記ステータとは反対側の面に対向する面を備え、
    　前記第２マグネットの前記ステータとは反対側の面に対向する前記面には、凹部が設けられており、
    　前記第２マグネットの前記ステータとは反対側の面と前記凹部との間には間隙がある、
    　請求項１または２に記載のモータ。
  10. 　前記第２マグネットの前記ステータとは反対側の前記面は、前記第２マグネットの前記ステータとは反対側の面に対向する前記面の一部に接触している、
    　請求項９に記載のモータ。
  11. 　前記ヨークは、孔と、当該孔を囲む枠と、を備え、
    　前記周方向において、前記凹部と前記第１マグネットとの間には前記枠の一部がある、
    　請求項９に記載のモータ。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016201936A (ja) * 2015-04-13 2016-12-01 本田技研工業株式会社 回転電機のロータ
JP2021168536A (ja) * 2020-04-09 2021-10-21 大銀微系統股▲分▼有限公司Hiwin Mikrosystem Corp. 永久磁石式モータの回転子構造

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