JP7501743B2

JP7501743B2 - モータ

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Publication number: JP7501743B2
Application number: JP2023104257A
Authority: JP
Inventors: 晃司三上; 暁弘内海; 佳朗竹本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2024-06-18
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: JP7691017B2; JP2024101035A; JP2023112197A

Description

本発明は、埋込磁石型モータに関するものである。

例えば特許文献１のモータは、ロータの磁極部がロータコアに埋め込まれた永久磁石にて形成された埋込磁石型モータ（いわゆるＩＰＭ型モータ）である。また、特許文献１のモータは、ロータの各磁極部を形成する永久磁石が周方向に交互に異極となるように配置されたフルマグネット型のモータである。

特開２００８－１０９７９９号公報

本発明の目的は、「回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って１２個設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータと、を備え、前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、磁気抵抗部が設けられ、前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定されている、モータ」または「回転軸と、軸方向に積層された複数のコアシートから構成されると共に前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、略直方体状をなしその広い面が径方向と直交する永久磁石が前記ロータコア内に埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、前記ロータコアの外周面と径方向に対向する対向面が円弧面となっている１２個のティースと環状部とを有するステータコアであって軸方向に積層された複数のコアシートから構成されるとともに周方向に１２個の分割コアからなるステータコア、及び前記各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータと、前記回転軸を回転可能に支持し前記ステータを固定するモータハウジングと、を備え、前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、磁気抵抗部が設けられ、前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する前記対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定され、前記ティースの前記対向面の開角度θｓと前記磁石磁極部の開角度θｒと前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘとの関係が、θｘ＜θｓ＜θｒを満たすように構成されている、モータ」を提供することにある。

上記課題を解決するモータは、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って１２個設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータと、を備え、前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、磁気抵抗部が設けられ、前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定されている。

上記課題を解決するモータは、回転軸と、軸方向に積層された複数のコアシートから構成されると共に前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、略直方体状をなしその広い面が径方向と直交する永久磁石が前記ロータコア内に埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、前記ロータコアの外周面と径方向に対向する対向面が円弧面となっている１２個のティースと環状部とを有するステータコアであって軸方向に積層された複数のコアシートから構成されるとともに周方向に１２個の分割コアからなるステータコア、及び前記各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータと、前記回転軸を回転可能に支持し前記ステータを固定するモータハウジングと、を備え、前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、磁気抵抗部が設けられ、前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する前記対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定され、前記ティースの前記対向面の開角度θｓと前記磁石磁極部の開角度θｒと前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘとの関係が、θｘ＜θｓ＜θｒを満たすように構成されている。

（ａ）実施形態のモータの断面図、（ｂ）同形態のロータを一部拡大して示す平面図。同形態におけるロータの回転角度毎のロータコアと各ティースとの対向関係を示す表図。同形態のモータの断面図であって、ロータの回転角度（電気角）が１８度のときを示す図。比較例１のモータの断面図。同比較例１におけるロータの回転角度毎のロータコアと各ティースとの対向関係を示す表図。比較例２のモータの断面図。同比較例２におけるロータの回転角度毎のロータコアと各ティースとの対向関係を示す表図。実施形態及び比較例１，２における電流変化に応じた突極比変化を示すグラフ。実施形態及び比較例１，２におけるトルク変化に応じた出力変化を示すグラフ。実施形態及び比較例１，２におけるトルク変化に応じた突極比変化を示すグラフ。変更例におけるロータの一部を示す平面図。

以下、モータの一実施形態について説明する。
図１（ａ）に示す本実施形態のモータ１０は、埋込磁石型（ＩＰＭ型）のブラシレスモータである。モータ１０は、モータハウジング１１の内周面に固定された円環状のステータ１２と、ステータ１２と同軸に配置された回転軸１３と、回転軸１３に一体回転可能に設けられ、ステータ１２の径方向内側に配置されたロータ１４とを備えている。なお、回転軸１３は、モータハウジング１１に対し軸受（図示略）を介して回転可能に支持されている。

ステータ１２は、円環状のステータコア１５を有し、該ステータコア１５の外周面がモータハウジング１１に固定されている。なお、ステータコア１５は、例えば電磁鋼板からなる複数のコアシートが軸方向に積層されて構成されている。ステータコア１５は、モータハウジング１１の内周面に固定された円筒状の環状部Ｒと、その環状部Ｒの内周面から径方向内側に延設された複数のティースＴとを備えている。本実施形態のティースＴの数（すなわちスロット数）は１２個で構成され、互いに同一形状をなしている。つまり、各ティースＴの先端部（径方向内側端部）の後述の開角度θｓは互いに等しくなっている。また、各ティースＴは周方向において等間隔（本実施形態では３０度間隔）に設けられている。なお、本実施形態のステータコア１５は、ティースＴ毎に分割されてなる１２個の分割コア１５ａから構成されている。各分割コア１５ａは１つのティースＴと環状部Ｒの一部を有するように構成されている。

各ティースＴは、軸方向視において、径方向の基端部（外側端部）から先端部（内側端部）にかけて一定幅をなすストレート形状をなしている。詳しくは、図１（ｂ）に示すように、ティースＴは、その周方向中心線Ｃ１（回転軸１３の軸線Ｌと直交しティースＴの周方向中心を通る直線）と直交する幅寸法Ｗが、径方向に亘って一定をなしている。つまり、本実施形態のティースＴは、例えばティースＴの径方向内側端部から周方向両側に延出する延出部（例えば図４に示す延出部Ｔｘを参照）を有しない構成となっている。また、各ティースＴの径方向内側面（延出方向の先端面）は、ロータ１４の外周面と径方向に対向する対向面Ｔａである。各ティースＴの対向面Ｔａは、回転軸１３の軸線Ｌを中心とする同心円の円弧を軸線方向に延在させた円弧面となっている。

各ティースＴには、３相の巻線１６が集中巻きにて巻回されている。そして、各相の巻線１６に３相電源電圧を印加してステータ１２に回転磁界を形成し、該回転磁界とロータ１４側の磁界との相互作用によりロータ１４が回転されるようになっている。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、ステータ１２の内側に配置されたロータ１４は、回転軸１３に対して同軸に固定された円柱状（断面円形）のロータコア２１と、ロータコア２１の内部に埋設された複数の永久磁石２２とを備えている。ロータコア２１は、例えば電磁鋼板からなる複数のコアシートが軸方向に積層されて構成されている。

本実施形態のロータ１４には、互いに同一形状の１０個の永久磁石２２が用いられ、各永久磁石２２はロータコア２１の外周面付近において、周方向等間隔（３６度間隔）に配置されている。そして、各永久磁石２２はロータコア２１の外周面において、周方向に交互に異極となる磁石磁極部２３を形成し、ロータ１４の極数（磁石磁極部２３の数）は１０極とされている。また、ロータ１４は、その全ての磁極の各々に永久磁石２２を備えるフルマグネット型のロータである。なお、各永久磁石２２は、例えば焼結磁石や、磁石粉を樹脂と混合して成型固化したボンド磁石（プラスチックマグネットやゴムマグネット等）などからなる。また、本実施形態の永久磁石２２は略直方体状をなし、その最も広い面がロータ１４の径方向と直交するように設けられている。

各磁石磁極部２３の形状（永久磁石２２の形状及び該永久磁石２２が埋設された付近のロータコア２１の部位の形状）は互いに同一形状をなしている。つまり、各磁石磁極部２３の後述する開角度θｒは互いに等しくなっている。また、各磁石磁極部２３は、周方向における磁極中心線Ｌｐが周方向等間隔（３６度間隔）に設定されている。

ロータコア２１は、その外周部における互いに異極の磁石磁極部２３同士の各間において、径方向外側に突出する突部２４と、該突部２４とその両隣の磁石磁極部２３との間にそれぞれ設けられた径方向内側に窪む一対の凹部２５とを有している。すなわち、各磁石磁極部２３は、その周方向両側において、凹部２５を介して突部２４と隣り合うように構成されている。各突部２４は互いに同一形状をなすとともに、周方向等間隔（３６度間隔）に設けられている。なお、突部２４及びその両隣の凹部２５は、該突部２４の周方向中心に対して左右対称（周方向に対称）となるように形成されている。

次に、磁石磁極部２３、突部２４、凹部２５及びティースＴの先端部（径方向内側端部）の各々における周方向の寸法設定について、図１（ｂ）に従って説明する。
ティースＴの先端部の開角度（軸線Ｌを中心とする対向面Ｔａの周方向一端と他端との間の角度幅）を「θｓ」、磁石磁極部２３の開角度（軸線Ｌを中心とする磁石磁極部２３の外周面の周方向一端と他端との間の角度幅）を「θｒ」として、θｓ＜θｒに設定されている。なお、開角度θｒを規定する磁石磁極部２３の外周面の周方向一端及び他端は、周方向に隣接する磁気抵抗部（本実施形態では凹部２５の空隙）との境界部に設定されることが望ましい。

また、周方向に隣り合う磁石磁極部２３（互いに異極の磁石磁極部２３）の間の開角度（磁極部間開角度θｘ）は、突部２４の開角度（軸線Ｌを中心とする突部２４の径方向外側端部の角度幅）を「θｔ」、１つの凹部２５の開角度（軸線Ｌを中心とする凹部２５の径方向外側端部の角度幅）を「θｇ」として、θｘ＝θｔ＋（θｇ×２）である。そして、この磁極部間開角度θｘはティースＴ先端の開角度θｓよりも小さく設定されている。つまり、本実施形態では、θｘ＜θｓ＜θｒとなるように設定されている。

図２は、本実施形態のモータ１０において、ロータ１４を周方向一方（図１（ａ）における反時計回り方向）に回転させたときのその時々ロータコア２１と各ティースＴ（対向面Ｔａ）との径方向の対向関係を示す表である。なお、各ティースＴを個別に特定して説明するため、図１（ａ）に示すように、各ティースＴに対して、周方向の反時計回りに順に「１」～「１２」のティース番号を付しており、同ティース番号は、図２の表におけるティース番号と対応している。

図２の表では、ロータ１４を反時計回り方向に電気角で６度（機械角で１．２度）ずつ回転させたときの各位置において、番号「１」～「１２」までの各ティースＴが、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」のいずれのパターンとなっているかをそれぞれ示すとともに、位置毎（回転角度毎）の各パターンＡ～Ｃのティース数を示している。パターンＡは、ティースＴの対向面Ｔａが磁石磁極部２３と対向し、かつ突部２４と対向しないパターンである。パターンＢは、ティースＴの対向面Ｔａが１個の磁石磁極部２３と突部２４と同時に対向するパターンである。そして、パターンＣは、ティースＴの対向面Ｔａが周方向に隣り合う一対の磁石磁極部２３（互いに異極の磁石磁極部２３）とその間の突部２４と同時に対向するパターンである。なお、パターンＢはパターンＣを含まない。

図１（ａ）は、ロータ１４の回転角度（電気角）が６度のときのモータ１０を示している。このとき、番号「１」、「７」のティースＴはそれぞれ、磁石磁極部２３と真正面で対向（ティースＴ及び磁石磁極部２３の周方向中心同士が一致）している。また、番号「４」、「１０」のティースＴはそれぞれ、突部２４と真正面で対向（ティースＴ及び突部２４の周方向中心同士が一致）している。そして、このときの各ティースＴのロータコア２１との対向関係について各パターンＡ～Ｃで説明すると、番号「１」、「７」のティースＴがパターンＡとなり、番号「２」、「３」、「５」、「６」、「８」、「９」、「１１」、「１２」、のティースＴがパターンＢとなり、番号「４」、「１０」のティースＴがパターンＣとなっている。すなわち、各パターンＡ～Ｃのティース数は「２」－「８」－「２」の関係となっている。

この状態からロータ１４を反時計回りに回転させたとき、パターンＡのティースＴの数が４個に増えるタイミングがある。例えば、図３は、図２の表におけるロータ１４の回転角度が１８度のときの図である。このとき、番号「１」、「６」、「７」、「１２」の４個のティースＴがパターンＡとなり、番号「２」、「３」、「５」、「８」、「９」、「１１」の６個のティースＴがパターンＢとなり、番号「４」、「１０」の２個のティースＴがパターンＣとなる。つまり、番号「６」、「１２」の２個のティースＴがパターンＣからパターンＡに変わり、パターンＡのティースＴの数が増える。この回転角度（１８度）で各パターンＡ～Ｃのティース数が「４」－「６」－「２」の関係になってから、回転角度が３０度まで当該関係はそのままである。

このように、ロータ１４の回転角度が６度、１２度で各パターンＡ～Ｃのティース数が「２」－「８」－「２」となり、その後、回転角度が１８度、２４度、３０度で各パターンＡ～Ｃのティース数が「４」－「６」－「２」となる。そして、各パターンＡ～Ｃのティース数の変化は、電気角で３０度毎の周期性を有し、その３０度毎の周期が電気角で１周分（３６０度）繰り返される。なお、本実施形態のロータ１４は１０極で構成されているため、電気角５周分（１８００度）でロータ１４の機械角１周分となる。

［比較例１］
図４には、ティースＴの先端部（対向面Ｔａ）の開角度θｓを本実施形態よりも大きくした構成を比較例１として示している。同比較例１におけるロータ１４には、本実施形態と同様のロータ１４を用いている。そして、同比較例１の構成において、ティースＴの開角度θｓとロータ１４の磁石磁極部２３との関係は、θｒ＜θｓとなっている。また、同比較例１の各ティースＴは、径方向内側端部から周方向両側に延出する延出部Ｔｘを有し、これにより、ロータコア２１との対向面Ｔａ（開角度θｓ）が広く確保されている。

図５は、同比較例１における各ティースＴのロータコア２１に対する対向関係を示す表（図２と同様にまとめた表）である。同比較例１においても、各パターンＡ～Ｃのティース数の変化は電気角で３０度毎の周期性を有しており、パターンＢ，Ｃのティース数は「８」－［２］の場合と「６」－［４］の場合とがあるものの、パターンＡのティース数は、ロータ１４が電気角で３６０度回転する中で常に２個である。つまり、同比較例１では、パターンＡのティース数がパターンＣのティース数よりも多くなるタイミングが存在しない。

［比較例２］
図６には、ティースＴの先端部（対向面Ｔａ）の開角度θｓを図１（ａ）の構成よりも小さくした構成を比較例２として示している。同比較例２におけるロータ１４には、本実施形態と同様のロータ１４を用いている。また、同比較例２の構成においても、ティースＴの開角度θｓとロータ１４の磁極部間開角度θｘとの関係は、θｘ＜θｓとなっている。また、同比較例２のティースＴは、上記実施形態（図１（ａ）の構成）のティースＴと同様に、径方向全体に亘って一定幅をなすストレート形状をなしている。

図７は、同比較例２における各ティースＴのロータコア２１に対する対向関係を示す表（図２と同様にまとめた表）である。同比較例２においても、各パターンＡ～Ｃのティース数の変化は電気角で３０度毎の周期性を有しており、パターンＢ，Ｃのティース数は「６」－［２］の場合と「８」－［０］の場合とがあるものの、パターンＡのティース数は、ロータ１４が電気角で３６０度回転する中で常に４個である。つまり、同比較例２では、ロータ１４が電気角で３６０度回転する中で（すなわち、ロータ１４が機械角で１周する中で）、パターンＡのティース数がパターンＣのティース数よりも常に多い。

本実施形態の作用について説明する。
図８に示すように、巻線１６に供給する電流を大きくしていったとき、実施形態（図１（ａ）の構成）及び比較例２では、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの比である突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）の低下度合いが、比較例１に比べて少ない。実施形態及び比較例２では、パターンＡのティースＴ（磁石磁極部２３と対向し、かつ突部２４と対向しないティースＴ）の数が比較例１に対して多いため、ｄ軸電流の入力時において突部２４（ｑ軸）に流入する磁束量を低下させることができる。これにより、電流を大きくしたときの、突部２４の磁気飽和によるｑ軸インダクタンスＬｑの低下を抑制できるため、電流を大きくしたときの突極比の低下度合いが、比較例１よりも実施形態及び比較例２で少なくなると考えられる。また、実施形態及び比較例２では、ｄ軸とｑ軸を跨ぐ磁気回路が形成されにくいことから、ｄ軸－ｑ軸間で磁気的な相互干渉が生じにくくなっている。その結果、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの差をより好適に確保することができ、突極比の低下をより好適に抑制できるようになっている。

また、図９に示すように、実施形態及び比較例２では、比較例１に比べて出力（トルクが同じときの回転数）が向上されている。これは、実施形態及び比較例２では、電流を大きくしたときの突極比の低下度合いが比較例１に比べて抑えられていることが影響していると考えられる。

実施形態の構成と比較例２との比較では、図８に示すように、突極比の低下度合いに関しては、実施形態の構成の方が小さくなっている。また、図９に示すように、出力（トルクが同じときの回転数）に関しては、比較例２の方が大きくなっている。

また、図１０に示すように、トルクを大きく変化させたとき、実施形態と比較例２とでは、比較例２の方が突極比が大きくなる。これは、ティースＴ（対向面Ｔａ）の開角度θｓが小さいほど、ｑ軸電流が大きいときのｄ軸の磁気飽和が進行しやすい（すなわちｄ軸インダクタンスＬｄが低下しやすい）ことから生じる現象であると考えられる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）ロータコア２１の外周部における互いに異極の磁石磁極部２３同士の各間には、径方向外側に突出する突部２４が設けられる。そして、本実施形態及び比較例２では、ロータ１４が１周するうちのその時々のロータコア２１と各ティースＴとの径方向の対向関係を見たとき、磁石磁極部２３と対向し、かつ突部２４と対向しないティースＴ（パターンＡのティースＴ）の数が、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部２３及びその間の突部２４と同時に対向するティースＴ（パターンＣのティースＴ）の数よりも多くなるタイミングが存在する。これにより、電流を大きくしたときの突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）の低下を抑制できる（図８参照）。その結果、リラクタンストルクの向上に寄与できる。また、小型化のニーズに対する解決策として位置センサを廃止した外乱注入方式のセンサレス制御を搭載したモータにおいて、突極比の低下が抑えられた本実施形態及び比較例２の構成を採用することで、ロータ１４の回転位置の誤差を少なく制御できる。

（２）本実施形態では、ロータ１４が１周するうちのその時々のロータコア２１と各ティースＴとの径方向の対向関係を見たとき、磁石磁極部２３と対向し、かつ突部２４と対向しないティースＴ（パターンＡのティースＴ）の数と、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部２３及びその間の突部２４と同時に対向するティースＴ（パターンＣのティースＴ）の数とが同じ（本実施形態では２個）になるタイミングが存在する。このため、電流を大きくしたときの突極比の低下をより好適に抑制できる（図８参照）。

（３）比較例２では、ロータ１４が１周するうちのその時々のロータコア２１と各ティースＴとの径方向の対向関係を見たとき、磁石磁極部２３と対向し、かつ突部２４と対向しないティースＴ（パターンＡのティースＴ）の数が、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部２３及びその間の突部２４と同時に対向するティースＴ（パターンＣのティースＴ）の数よりも常に多い。このため、モータ１０の出力向上に寄与できる（図９参照）。

（４）本実施形態及び比較例２では、各ティースＴにおけるロータコア２１と径方向に対向する対向面Ｔａ（径方向内側面）の開角度θｓと各磁石磁極部２３の開角度θｒとの関係が、θｓ＜θｒを満たすように構成される。上記態様によれば、磁石磁極部２３と対向し、かつ突部２４と対向しないティースＴ（パターンＡのティースＴ）の数が、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部２３及びその間の突部２４と同時に対向するティースＴ（パターンＣのティースＴ）の数よりも多くなるタイミングが存在するように構成可能となる。

（５）本実施形態及び比較例２では、周方向に隣り合う磁石磁極部２３同士の各間の開角度（磁極部間開角度θｘ）は互いに等しく設定され、当該磁極部間開角度θｘとティースＴの対向面Ｔａの開角度θｓとの関係が、θｘ＜θｓを満たすように構成される。このため、ロータ１４の回転時において、ティースＴの対向面Ｔａが突部２４のみと対向することがない。これにより、ティースＴからの磁束が突部２４にのみ流入することを防止でき、その結果、出力低下を抑制できる。

（６）本実施形態及び比較例２では、ティースＴは、軸方向視において径方向の外側端部から内側端部に亘って一定幅を有している（ストレート形状）。すなわち、本実施形態及び比較例２のティースＴは、比較例１のような、ティース先端が周方向に拡がる形状（延出部Ｔｘを有する形状）ではない。これにより、ティースＴにおけるロータコア２１と対向する先端部（径方向内側端部）において、磁気飽和する箇所が変化しにくい構成とすることが可能となり、その結果、電流を大きくしたときの突極比の低下をより好適に抑制可能となる。また、比較例１のような延出部Ｔｘを有するティースＴで対向面Ｔａの開角度θｓが同じである構成と比較した場合、上記実施形態や比較例２のようなストレート形状のティースＴでは、ティースＴの径方向中間部の幅を確保できるため、ティースＴでの磁気飽和自体を抑制でき、出力の向上に寄与できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態及び比較例２のロータ１４を、図１１に示すようなロータ３０に変更してもよい。なお、同図の構成において、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。上記実施形態及び比較例２のロータ１４では、周方向に隣り合う磁石磁極部２３と突部２４との間の磁気抵抗部を、径方向内側に窪む凹部２５としたが、図１１に示す構成ではこれを変更している。詳述すると、同図に示す構成では、ロータコア２１（各磁石磁極部２３）における永久磁石２２の径方向外側の部位２１ａと、当該部位２１ａの周方向両側で隣り合う突部２４とは、ブリッジ部３１を介して一体に繋がっている。換言すると、ブリッジ部３１は、各突部２４から周方向両側の磁石磁極部２３の前記部位２１ａに向かって周方向にそれぞれ延び、両磁石磁極部２３の部位２１ａと繋がっている。各ブリッジ部３１の径方向内側には、永久磁石２２の周方向側面と接する空隙部３２が設けられている。各ブリッジ部３１は、例えば軸方向や径方向に潰されて塑性変形されることで、磁気抵抗が他のコア部位（前記部位２１ａや突部２４）よりも高く形成され、磁気抵抗部として機能する。このような構成において、磁石磁極部２３の開角度θｒを規定する磁石磁極部２３（部位２１ａ）の外周面の周方向一端及び他端は、磁石磁極部２３（部位２１ａ）と磁気抵抗部であるブリッジ部３１との境界部に設定されることが望ましい。

・上記実施形態及び比較例２において、ロータコア２１における永久磁石２２の周方向両側の部位２１ｂ（永久磁石２２と凹部２５との間の部位）に対し、例えば軸方向や径方向に潰し（塑性変形）を施すことで、当該部位２１ｂの磁気抵抗を高めた構成としてもよい。

・上記実施形態及び比較例２では、各ティースＴをストレート形状（径方向の外側端部から内側端部に亘って一定幅をなす形状）としたが、これに限らず、対向面Ｔａの開角度θｓを変えずに比較例１のような延出部Ｔｘを設けてもよい。

・ステータコア１５をティースＴの数と同数で分割した構成（各分割コア１５ａからなる構成）としたが、これに限らず、環状部Ｒ及び各ティースＴを含めてステータコア１５を一体に形成してもよい。

・上記実施形態及び比較例２におけるロータ１４の極数（磁石磁極部２３の数）及びステータ１２のスロット数（ティースＴの数）は例示であり、１４極：１２スロットなどに適宜変更可能である。

以下に技術的思想について記載する。
・上記特許文献１のような埋込磁石型のモータでは、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの比である突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）が大きい程、リラクタンストルクを大きくすることができる。しかしながら、埋込磁石型のモータでは、例えば電流を大きくしたときにｑ軸インダクタンスＬｑが飽和しやすく、それにより、突極比が低下してしまう問題があった。

以下の技術的思想は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、突極比の低下を抑制できるモータを提供することにある。
・上記課題を解決するモータは、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる複数の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに巻回された巻線を有するステータとを備え、前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、径方向外側に突出する突部が設けられ、前記ロータが１周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記突部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記突部と同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成されている。

上記態様によれば、ロータが１周するうちのその時々のロータコアと各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、磁石磁極部と対向し、かつ突部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部及びその間の突部と同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するようになる。これにより、電流を大きくしたときの突極比の低下を抑制できる（図８参照）。

・上記モータにおいて、前記ロータが１周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記突部と対向しないティースの数と、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記突部と同時に対向するティースの数とが同じになるタイミングが存在する。

上記態様によれば、磁石磁極部と対向し、かつ突部と対向しないティースの数と、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部及びその間の突部と同時に対向するティースの数とが同じになるタイミングが存在するため、電流を大きくしたときの突極比の低下をより好適に抑制できる（図８参照）。

・上記モータにおいて、前記ロータが１周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記突部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記突部と同時に対向するティースの数よりも常に多い。

上記態様によれば、磁石磁極部と対向し、かつ突部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部及びその間の突部と同時に対向するティースの数よりも常に多いため、モータの出力向上に寄与できる（図９参照）。

・上記モータにおいて、前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、前記ティースの前記対向面の開角度θｓと前記磁石磁極部の開角度θｒとの関係が、θｓ＜θｒを満たすように構成されている。

上記態様によれば、磁石磁極部と対向し、かつ突部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の磁石磁極部及びその間の突部と同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成可能となる。

・上記モータにおいて、周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定され、当該開角度θｘと前記ティースの前記対向面の開角度θｓとの関係が、θｘ＜θｓを満たすように構成されている。

上記態様によれば、ティースの対向面の開角度θｓが、周方向に隣り合う磁石磁極部同士の間の開角度θｘよりも大きくなるため、ティースが突部のみと対向することがない。これにより、ティースからの磁束が突部にのみ流入することを防止でき、その結果、出力低下を抑制できる。

・上記モータにおいて、前記ティースは、軸方向視において径方向の外側端部から内側端部に亘って一定幅を有している。
上記態様によれば、ティースにおけるロータコアと対向する端部（径方向内側端部）において、磁気飽和する箇所が変化しにくい構成とすることが可能となり、その結果、突極比の低下をより好適に抑制可能となる。

・以下の技術的思想の目的は、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向する１２個のティース、及び該各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータとを備え、前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、径方向外側に突出する突部が設けられているモータを提供することにある。

・上記目的を達成するモータは、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向する１２個のティース、及び該各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータとを備え、前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、径方向外側に突出する突部が設けられ、前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定され、前記ティースの前記対向面の開角度θｓと前記磁石磁極部の開角度θｒと前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘとの関係が、θｘ＜θｓ＜θｒを満たすように構成されている。

・上記目的を達成するモータは、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向する１２個のティース、及び該各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータとを備え、前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、径方向外側に突出する突部が設けられ、前記ロータが１周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記突部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記突部と同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成されている。

・以下の技術的思想の目的は、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる複数の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに集中巻きにて巻回された巻線を有するステータとを備え、前記磁石磁極部の周方向両側に「磁気抵抗部」または「凹部もしくは空隙部」が設けられているモータを提供することにある。

・上記目的を達成するモータは、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる複数の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに集中巻きにて巻回された巻線を有するステータとを備え、前記磁石磁極部の周方向両側に磁気抵抗部が設けられ、前記ロータが１周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記磁気抵抗部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記磁気抵抗部と同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成されている。

・上記目的を達成するモータは、回転軸と、前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる複数の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、周方向に沿って複数設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに集中巻きにて巻回された巻線を有するステータとを備え、前記磁石磁極部の周方向両側に凹部もしくは空隙部が設けられ、前記ロータが１周するうちのその時々の前記ロータコアと前記各ティースとの径方向の対向関係を見たとき、前記磁石磁極部と対向し、かつ前記凹部もしくは空隙部と対向しないティースの数が、周方向に隣り合う一対の前記磁石磁極部及びその間の前記凹部もしくは空隙部と同時に対向するティースの数よりも多くなるタイミングが存在するように構成されている。

・上記モータは、前記ロータは１０極の前記磁石磁極部を有し、前記ステータは１２個の前記ティースを有し、前記各ティースには３相の巻線が集中巻きにて巻回されている。

１０…モータ、１２…ステータ、１３…回転軸、１４…ロータ、１５…ステータコア、Ｔ…ティース、Ｔａ…対向面、１６…巻線、２１…ロータコア、２２…永久磁石、２３…磁石磁極部、２４…突部、３０…ロータ。

Claims

回転軸と、
前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、
周方向に沿って１２個設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータと、
を備え、
前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、磁気抵抗部が設けられ、
前記磁石磁極部の周方向両側には、前記磁気抵抗部として機能する空隙部が設けられ、該空隙部は、前記永久磁石の径方向外側の側面とは接することなく、該永久磁石の周方向側面と接しており、
前記空隙部における前記永久磁石の周方向側面と接する部分の径方向内側の端は、該永久磁石の周方向側面の径方向内側の端よりも径方向外側に位置しており、
前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、
前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、
周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定されている、モータ。
回転軸と、
前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、該ロータコア内に永久磁石が埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、
周方向に沿って１２個設けられ前記ロータコアの外周面と径方向に対向するティース、及び該各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータと、
を備え、
前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、磁気抵抗部が設けられ、
前記磁石磁極部の周方向両側には、前記磁気抵抗部として機能する凹部が設けられ、該凹部は、前記磁石磁極部の前記永久磁石の周方向側面に沿って径方向内側に窪んでおり、
前記凹部の径方向内側の端は、前記磁石磁極部の前記永久磁石の径方向の長さ範囲に位置し、かつ該永久磁石の径方向内側の端よりも径方向外側に位置しており、
前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、
前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、
周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定されている、モータ。
前記ティースの前記対向面の開角度θｓと前記磁石磁極部の開角度θｒと前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘとの関係が、θｘ＜θｓ＜θｒを満たすように構成されている、請求項１又は２に記載のモータ。
回転軸と、
軸方向に積層された複数のコアシートから構成されると共に前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、略直方体状をなしその広い面が径方向と直交する永久磁石が前記ロータコア内に埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、
前記ロータコアの外周面と径方向に対向する対向面が円弧面となっている１２個のティースと環状部とを有するステータコアであって軸方向に積層された複数のコアシートから構成されるとともに周方向に１２個の分割コアからなるステータコア、及び前記各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータと、
前記回転軸を回転可能に支持し前記ステータを固定するモータハウジングと、
を備え、
前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、磁気抵抗部が設けられ、
前記磁石磁極部の周方向両側には、前記磁気抵抗部として機能する空隙部が設けられ、該空隙部は、前記永久磁石の径方向外側の側面とは接することなく、該永久磁石の周方向側面と接しており、
前記空隙部における前記永久磁石の周方向側面と接する部分の径方向内側の端は、該永久磁石の周方向側面の径方向内側の端よりも径方向外側に位置しており、
前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、
前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する前記対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、
周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定され、
前記ティースの前記対向面の開角度θｓと前記磁石磁極部の開角度θｒと前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘとの関係が、θｘ＜θｓ＜θｒを満たすように構成されている、モータ。
回転軸と、
軸方向に積層された複数のコアシートから構成されると共に前記回転軸に対して同軸に固定されたロータコアを有し、略直方体状をなしその広い面が径方向と直交する永久磁石が前記ロータコア内に埋め込まれてなる１０極の磁石磁極部を周方向に沿って交互に異極となる態様で有するロータと、
前記ロータコアの外周面と径方向に対向する対向面が円弧面となっている１２個のティースと環状部とを有するステータコアであって軸方向に積層された複数のコアシートから構成されるとともに周方向に１２個の分割コアからなるステータコア、及び前記各ティースに３相の集中巻きにて巻回された巻線を有するステータと、
前記回転軸を回転可能に支持し前記ステータを固定するモータハウジングと、
を備え、
前記ロータコアの外周部における互いに異極の前記磁石磁極部同士の各間には、磁気抵抗部が設けられ、
前記磁石磁極部の周方向両側には、前記磁気抵抗部として機能する凹部が設けられ、該凹部は、前記磁石磁極部の前記永久磁石の周方向側面に沿って径方向内側に窪んでおり、
前記凹部の径方向内側の端は、前記磁石磁極部の前記永久磁石の径方向の長さ範囲に位置し、かつ該永久磁石の径方向内側の端よりも径方向外側に位置しており、
前記各磁石磁極部の開角度θｒは互いに等しく設定され、
前記各ティースにおける前記ロータコアと径方向に対向する前記対向面の開角度θｓは互いに等しく設定され、
周方向に隣り合う前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘは互いに等しく設定され、
前記ティースの前記対向面の開角度θｓと前記磁石磁極部の開角度θｒと前記磁石磁極部同士の各間の開角度θｘとの関係が、θｘ＜θｓ＜θｒを満たすように構成されている、モータ。