ブラシレスＤＣモータ
【課題】各永久磁石の貼り付け精度に左右されることなく回転子の回転位置を精度良く検出する。
【解決手段】各ヨーク部材１９の外周面に固定された複数の永久磁石片２８を、その周方向の中央部に位置する最薄部３２と、その周方向の両端部に位置する最厚部３３と、最薄部３２と最厚部３３との間に位置して、最薄部３２から最厚部３３に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部３４とで構成するとともに、永久磁石片２８の外周面における磁極の境界位置を各永久磁石片２８の周方向の中央部に位置させるようにする。
【解決手段】各ヨーク部材１９の外周面に固定された複数の永久磁石片２８を、その周方向の中央部に位置する最薄部３２と、その周方向の両端部に位置する最厚部３３と、最薄部３２と最厚部３３との間に位置して、最薄部３２から最厚部３３に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部３４とで構成するとともに、永久磁石片２８の外周面における磁極の境界位置を各永久磁石片２８の周方向の中央部に位置させるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシレスＤＣモータに関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒状のヨーク部材の外周面に永久磁石を接着等により貼り付けて形成される回転子と、回転子の外周を囲むように配設された固定子とを備えたブラシレスＤＣモータは知られている（例えば、特許文献１参照）。各永久磁石は、Ｎ極又はＳ極に着磁されていて、Ｎ極に着磁された磁石とＳ極に着磁された磁石とが回転子の周方向に交互に並ぶように配設されている。ブラシレスＤＣモータは、通常、回転子の位置を検出するために位置検出センサを備えている。例えば、特許文献２に示すものでは、回転子の径方向外側に、位置検出センサとして３つのホールＩＣを配設して、各ホールＩＣにて検出される磁束波形に基づいて回転子の回転位置を検出するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３４１８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２４３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に示すように、ヨーク部材の外周面に永久磁石を貼り付けて回転子を形成したブラシレスＤＣモータでは、各永久磁石片のヨーク部材への貼り付け位置が周方向にずれる等して、Ｎ極に着磁された磁石とＳ極に着磁された磁石との間（相隣接する磁石間）に所定以上の隙間が生じる場合がある。このため、上記特許文献２に示す位置検出センサを備えたブラシレスＤＣモータでは、Ｎ極とＳ極との境界位置を精度良く検出することができず、この結果、回転子の位置検出精度が低下してしまう。この回転子の位置検出精度の低下は、モータの駆動制御に悪影響を及ぼし、モータの振動や騒音の原因となる。
【０００４】
本発明の目的は、円筒状のヨーク部材の外周面に複数の永久磁石片を配設してなる回転子を備えたブラシレスＤＣモータにおいて、各永久磁石の貼り付け精度に左右されることなく回転子の回転位置を精度良く検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
具体的には、第一の発明では、固定子と該固定子によって外周面を囲まれるように配設された回転子とを備え、該回転子が、円筒面状の外周面を有するヨーク部材と、ヨーク部材の外周面に周方向に相隣接して配置された複数の永久磁石片からなる永久磁石部とを有するブラシレスＤＣモータを対象とする。
【０００６】
そして、上記各永久磁石片は、その周方向の中央部に位置し且つ径方向の厚みが最小になる最薄部と、その周方向の両端部に位置し且つ径方向の厚みが最大になる最厚部と、最薄部と最厚部との間に位置し且つ最薄部から最厚部に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部と、を有し、上記永久磁石部の外周面は、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように、且つ、磁極の境界位置が各永久磁石片の周方向の中央部に位置するように着磁されているものとする。
【０００７】
この構成によれば、永久磁石部の外周面におけるＮ極とＳ極との境界位置が、各永久磁石片の周方向の中央部に位置している。このため、仮にヨーク部材に対する永久磁石片の貼り付け位置が周方向にずれたとしても、Ｎ極とＳ極との境界位置（磁極の変わり目）に隙間が生じることはなく、Ｎ極とＳ極との周方向の位置関係は維持される。したがって、本発明では、位置検出センサによる磁極の境界位置の検出精度は、永久磁石片の貼り付け精度よりも、永久磁石片に対する磁極の着磁精度や、最薄部の形状精度（加工精度）に左右されることとなる。そして、この着磁精度や形状精度は、永久磁石片の貼り付け精度よりも格段に高い。そのため、従来のモータに比べて、ホール素子等の位置検出センサによるＮ極とＳ極との境界位置の検出精度を向上させ、延いては、回転子の位置検出精度を向上させることができる。
【０００８】
また、永久磁石片の境界部を磁極中心とすることで、永久磁石部の磁化容易方向が、回転子の軸心方向から見たときに、磁極中心において径方向外側に向かって周方向の両側にそれぞれ傾斜するため、磁束のピーク値は低下するものの磁束の３次成分を増やして総磁束を増加させることができる。これにより、モータのコスト増加を招くことなくモータの出力性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明のブラシレスＤＣモータによると、各永久磁石片を、その周方向の中央部に位置する最薄部と、その周方向の両端部に位置する最厚部と、最薄部と最厚部との間に位置して、最薄部から最厚部に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部とで構成するとともに、磁極の境界位置を各永久磁石片の周方向の中央部に位置させるようにしたことで、位置検出センサによる回転子の位置検出精度の向上を図りながら、モータの出力性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るブラシレスＤＣモータのシャフトの軸心方向に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロータに使用されるロータを示す、軸方向から見た平面図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】ロータに使用される永久磁石の磁化容易方向を説明するための模式図であり、（ａ）は従来のモータの回転子を示し、（ｂ）は本発明の実施形態に係るモータの回転子を示している。
【図５】永久磁石片を示す拡大図である。
【図６】位置検出センサにて検出される磁束波形を説明するためのグラフである。
【図７】実施形態１の変形例１を示す図２相当図である。
【図８】実施形態１の変形例２を示す図２相当図である。
【図９】実施形態１の変形例３を示す図５相当図である。
【図１０】実施形態２を示す図２相当図である。
【図１１】図１０のXI-XI線断面図である。
【図１２】実施形態３を示す図２相当図である。
【図１３】実施形態３を示すロータの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るブラシレスＤＣモータ１（以下、単にモータ１という）であって、回転子２と、回転子２の外周を囲むように配設された固定子３とを備えている。
【００１２】
モータ１は、有底円筒状で内部に回転子２を収容する収容空間４が形成された樹脂製のモータケーシング６と、モータケーシング６の開口側を覆う金属製のブラケットカバー７とを備えている。回転子２の径方向外側には、その回転位置を検出するための位置検出センサ９が配設されている。位置検出センサの例としては、ホール素子や、ホールＩＣが用いられる。位置検出センサ９は、制御用基板１０に設けられた制御回路に接続されている。位置検出センサ９は、検出した磁束波形を基に位置検出信号を生成して該制御回路へと送信する。
【００１３】
シャフト８は、回転子２に固定されて、回転子２と一体に回転する。シャフト８は、一対の軸受け１１ａ，１１ｂに回動可能に支持されている。一方の軸受け１１ａは、ブラケットカバー７に形成された円筒部１２に圧入固定されている。軸受け１１ａの端面とブラケットカバー７と間には、ウェーブワッシャ２２が配設されている。他方の軸受け１１ｂは、モータケーシング６の底壁部１３に形成された円筒ボス部１４に金属製の軸受けブラケット１５を介して圧入固定されている。シャフト８には、スナップリング２１が軸受け１１ａ，１１ｂの端面に当接する状態で係合固定されている。
【００１４】
モータケーシング６は、固定子３がモールド樹脂により埋設するように一体成型されている。但し、固定子３の内周面は収容空間４へ露出している。また、モータケーシング６の底壁部１３には、上記制御用基板１０がモールド樹脂により一体成型されて埋設されている。上記制御用基板１０には、固定子コイル２０が電気的に接続されるとともに、インバータ回路や制御回路が設けられている。この制御回路では、上記位置検出センサ９からの位置検出信号を基に、インバータ回路をＰＷＭ制御することによりモータ１の回転制御を行う。
【００１５】
固定子３は、所定形状に打ち抜かれた複数の鋼板を積層してなるリング状の固定子コア１６を有している。固定子コア１６は、周方向に並ぶ複数のティース部１７を有しており、固定子コア１６の各ティース部１７には、インシュレータ（図示省略）を介して固定子コイル２０が巻回されている。
【００１６】
上記回転子２は、図２及び図３に示すように、外周面が円筒面状をなすヨーク部材１９と、該ヨーク部材１９の外周面に接着剤を介して固定された永久磁石部２５とで構成されている。ヨーク部材１９の軸心部には、シャフト８が挿入されるシャフト挿入孔２６が形成されている。回転子２の軸心及びヨーク部材１９の軸心は、モータ軸心Ｘに一致している。ヨーク部材１９としては、電磁鋼板に代表される高透磁率軟磁性材料を使用することが好ましい。尚、ヨーク部材１９は、外周面が円筒面状に形成されていれば、どのような形状であってもよい。
【００１７】
永久磁石部２５は、図２に示すように、固定子３との間のエアギャップが最小になる８つの厚肉部２７を有している。８つの厚肉部２７は、周方向に等間隔に配置されており、永久磁石部２５は、この厚肉部２７にて周方向に分割されている。そうして、永久磁石部２５は、回転子２の周方向に互いに隣接して並ぶ８つの永久磁石片２８により構成されている。これら８つの永久磁石片２８は、互いに密着して略隙間無く配設されている。尚、図２では、見易いように、各永久磁石片２８の間に僅かに隙間を設けている。
【００１８】
ヨーク部材１９の外周面には、その軸心Ｘ方向に延びて、周方向に等間隔に配置された８つの凸条部２９が形成されている。各永久磁石片２８の内周面には、この凸条部２９に係合する凹条部３１が形成されている。各永久磁石片２８は、この凹条部３１と上記凸条部２９との係合により周方向の位置決めがなされている。尚、各永久磁石片２８の内周面に凸条部２９を形成して、ヨーク部材１９の外周面に凹条部３１を形成するようにしてもよい。
【００１９】
永久磁石部２５の外周面（固定子３に対向する面）は、Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とが周方向に交互に並んでなり、このＮ極とＳ極との境界位置は、各永久磁石片２８の周方向の中央位置（図２の二点鎖線で示す位置）に一致している。すなわち、各永久磁石片２８は、その外周面の極性が周方向の中央位置を境に反転するように構成されている。尚、この磁極の境界位置は、着磁誤差等を考慮して、周方向の中央位置に対して例えば±２°程ずれていてもよい。
【００２０】
永久磁石片２８は、所定形状に成形された焼結体に対して研磨を行った後に着磁処理を施すことで形成される。各永久磁石片２８の着磁処理は、ヨーク部材１９の外周面に焼結体を接着固定した状態で径方向から磁界を印加することで行われる。したがって、各永久磁石片２８の内周面（ヨーク部材１９との接着面）の極性は、外周面の極性とは反対になる（図２参照）。
【００２１】
上記永久磁石片２８は、図４（ｂ）及び図５に拡大して示すように、その周方向の中央部に位置し且つ径方向の厚みが最小になる最薄部３２と、その周方向の両端部に位置し且つ径方向の厚みが最大になる最厚部３３と、最薄部３２と最厚部３３との間に位置し且つ最薄部３２から最厚部３３に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部３４とで構成されている。そして、上記永久磁石片２８の互いに隣接する端部同士（最厚部３３同士）が上記厚肉部２７を構成している。永久磁石片２８は、この厚肉部２７（永久磁石片２８の境界部）に磁極中心が位置するように着磁されている。永久磁石片２８の周方向の両端部に位置する４つの角部はそれぞれ、円弧状に面取りされており、上記厚肉部２７の頂部には、この面取り部によって形成される微小な凹部３５が形成されている（図４（ｂ）参照）。
【００２２】
永久磁石片２８の内周面（径方向内側面）は、ヨーク部材１９の外周面の形状に対応した円筒面状に形成されている。一方、永久磁石片２８の外周面（径方向外側面）は、ヨーク部材の外周面と同心状をなし且つ最厚部３３の外周面に接する仮想円筒面４１（図５参照）に対して径方向内側に凹んで形成されている。この凹み部４２は、最薄部３２の外周面３２ａと、最薄部３２を挟んでその両側に位置する徐変部３４の外周面３４ａとによって形成されている。
【００２３】
上記最薄部３２は、回転子２の軸心回りの位相角で見て（モータ１の電気角で見て）、永久磁石片２８の周方向の中央位置を中心とする所定角度範囲θを占めるように形成されている。この所定角度範囲θは、例えば、本実施形態に係る８極のモータ１では、±４°以上であることが好ましい。
【００２４】
上記最薄部３２の外周面３２ａは、モータ軸心Ｘ方向から見て、円弧状に形成されていて、その曲率中心は、永久磁石片２８の内周面（ヨーク部材１９の外周面）の曲率中心に一致している。
【００２５】
上記徐変部３４の外周面３４ａは、該徐変部３４の外方側に凸となる凸曲面からなっていて、モータ軸心Ｘ方向から見て円弧状に形成されている。徐変部３４の外周面３４ａの曲率中心はモータ軸心Ｘからずれた位置にあり、その曲率半径ｒは、永久磁石片２８の内周面の曲率半径Ｒより小さい。
【００２６】
ところで、磁極の境界位置が永久磁石片２８の境界位置に一致する従来のモータ１では、永久磁石部２５の磁化容易方向は、磁極中心から径方向外側に指向する（図４（ａ）参照）。これに対して、本実施形態に係るモータ１では、永久磁石部２５の磁化容易方向は、磁極中心から径方向外側に向かって、該磁極中心を挟んでその周方向の両側にそれぞれ傾斜する（図４（ｂ）参照）。このため、位置検出センサ９にて検出される磁束波形は、従来のモータ１が磁束φ＝sinθ（θ：回転子の回転角、電気角）となるのに対し（図６の二点鎖線で示すライン）、本実施形態に係るモータ１では磁束φ＝sinθ＋αsin3θとなる（図６の太線で示すライン）。よって、本実施形態に係るモータ１では、磁束のピーク値Ｐｋは低下するものの磁束の３次成分を増やして総磁束を増加させることができる。これにより、モータ１のコスト増加を招くことなく、その出力性能を向上させることができる。
【００２７】
ここで、係数αは、永久磁石片２８の磁力強度に関連する値であり、本実施形態では、αは０．１〜０．１６に設定されている。永久磁石の磁力強度（つまり係数α）を調整することによって、例えば図６の細線で示すように、磁束のピーク値を従来品と同レベルまで高めることができる。これにより、少ないコスト増加でモータ出力を可及的に向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、各永久磁石片２８の外周面は、磁極の境界位置（Ｎ極とＳ極との境界位置）が各永久磁石片２８の周方向の中央位置に略一致するように着磁されている。
【００２９】
この構成によれば、仮にヨーク部材１９に対する永久磁石片２８の貼り付け位置が周方向にずれたとしても、Ｎ極とＳ極との境界位置（磁極の変わり目）に隙間が生じることはなく、Ｎ極とＳ極との周方向の位置関係は維持される。したがって、永久磁石片２８のヨーク部材１９への貼り付け精度に左右されることなく、Ｎ極とＳ極との境界位置を位置検出センサ９により精度良く検出することができる。
【００３０】
すなわち、本実施形態に係るモータ１では、位置検出センサ９によるＮ極とＳ極の境界位置の検出精度は、永久磁石片２８のヨーク部材１９への貼り付け精度よりも、永久磁石片２８に対する磁極の着磁精度や、最薄部３２の形状精度に左右される。そして、この着磁精度や形状精度は、永久磁石片２８の貼り付け精度よりも格段に高いため、従来のモータ１に比べて、位置検出センサ９による磁極の境界位置の検出精度を向上させることができる。これにより、上記制御回路におけるモータ１の回転制御をより正確に行うことができ、モータ１の回転振動や騒音等を防止することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、各永久磁石片２８の最薄部３２は、モータ軸心回りの位相角で見て（モータ１の電気角で見て）、該永久磁石片２８の周方向の中央位置を中心とする所定角度範囲（本実施形態では士２°）内を占めるように形成されている。そして、該最薄部３２の外周面は、モータ軸心Ｘ方向から見て、ヨーク部材１９の外周面と同芯の円弧状に形成されている。
【００３２】
この構成によれば、各永久磁石片２８への着磁誤差により、永久磁石片２８の外周面における磁極の境界位置が周方向の中央位置に対して周方向にずれたとしても、位置検出センサ９にて検出される磁束波形が磁極境界の近傍で大きく歪んだりするのを防止することができる。よって、位置検出センサ９による磁極の境界位置の検出精度を可及的に向上させることができる。
【００３３】
（変形例１）
図７は、上記実施形態１の変形例１を示し、ヨーク部材１９の構成を上記実施形態とは異ならせたものである。
【００３４】
すなわち、本変形例では、ヨーク部材１９には、その軸心回りに複数の貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１の数は、モータ１の極数と同数の８個とされ、各貫通孔５１の孔形状は略正五角形状とされている。尚、貫通孔５１の孔形状は、正五角形状に限らず、例えば円形状や四角形状であってもよい。
【００３５】
上記８つの貫通孔５１は、ヨーク部材１９の軸心（モータ軸心Ｘ）回りに等間隔に且つ軸対称に形成されている。相隣接する貫通孔５１の間には、ヨーク部材１９におけるシャフト挿入孔２６の周縁部と、ヨーク部材１９の外周部とを連結するように延設部５２が形成されている。延設部５２の数は合計８つであり、これら８つの延設部５２が、ヨーク部材１９のシャフト挿入孔２６付近から径方向外側に向かって放射状に延びている。永久磁石片２８に作用する固定子３からの回転方向の駆動力は、ヨーク部材１９の外周部からこれら８つの延設部５２を介してシャフト８へと伝達される。
【００３６】
この変形例では、永久磁石片２８の構成を上記実施形態１と同じ構成としたことで、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
また、この変形例では、上記各永久磁石片２８を、その周方向の中央位置が各延設部５２の延長線上に位置するように配設している。これにより、ヨーク部材１９の外周部において、永久磁石片２８の周方向の中央部に隣接する部分の厚み（径方向の厚み）を大きくとることができる。したがって、磁束が多く流れる永久磁石片２８の周方向の中央部付近に十分な磁路を確保することができる。よって、モータ性能の低下を防止しながら、モータ１の軽量化を図ることができる。
【００３８】
（変形例２）
図８は、上記実施形態１の変形例２を示し、ヨーク部材１９の構成を変形例１とは異ならせたものである。
【００３９】
すなわち、本変形例に係るモータ１では、相隣接する貫通孔５１の間に形成される延設部５２が径方向の内側部分と外側部分とに分断されている点で上記変形例１とは異なっている。
【００４０】
このように本変形例では、延設部５２が分断されることにより、ヨーク部材１９が、径方向内側の内側ヨーク部材１９ａと径方向外側の外側ヨーク部材１９ｂとに分割されている。
【００４１】
内側ヨーク部材１９ａは、シャフト挿入孔２６が形成される中心側筒部５３と、中心側筒部５３の外周部から径方向外側に突出する複数の（本変形例では８つ）突起部５４とで構成されている。この突起部５４は、延設部５２を分断した後の該延設部５２の径方向内側の部分からなる。
【００４２】
外側ヨーク部材１９ｂは、永久磁石片２８が接着される外周側筒部５５と、該外周側筒部５５の内周部から径方向内側に突出する複数（本変形例では８つ）の突起部５６とで構成されている。この突起部５６は、延設部５２を分断した後の該延設部５２の径方向外側の部分からなる。
【００４３】
内側ヨーク部材１９ａの突起部５４と、外側ヨーク部材１９ｂの突起部５６とは、径方向において相対向する状態で配置されており、両者の間には所定幅の隙間空間５０が形成されている。
【００４４】
上記各貫通孔５１は、この隙間空間５０を介して互いに連通している。本変形例では、この貫通孔５１及び隙間空間５０に熱可塑性の樹脂５７を充填して固化させることにより、上記内側ヨーク部材１９ａと外側ヨーク部材１９ｂとが一体化されている。上記内側及び外側ヨーク部材１９ａ，１９ｂに設けられた突起部５４，５６は、外側ヨーク部材１９ｂに対して内側ヨーク部材１９ａが周方向に相対回転するのを規制する回り止めとして機能する。
【００４５】
樹脂５７は、貫通孔５１及び隙間空間５０に充填された柱状の充填部５８と、該充填部５８のモータ軸心Ｘ方向の両端面に接続された円環状板部５９とで構成されている。円環状板部５９は、ヨーク部材１９の軸心方向の両端面に固着されている。円環状板部５９の中心部には、ヨーク部材１９のシャフト挿入孔２６が露出するように円孔６１が形成されている。
【００４６】
ところで、本変形例に係るＰＷＭ制御を行うブラシレスＤＣモータ１では、ブラケットカバー７と固定子コア１６との間に電位差が生じて、シャフト８→ヨーク部材１９→永久磁石片２８→固定子３→モータケーシング６→ブラケットカバー７→軸受け１１ａ→シャフト８の経路（図１のI二点鎖線で示す経路）で電流が循環して軸受け１１ａが電食により破損するという問題がある。
【００４７】
これに対して、本変形例では、ヨーク部材１９が、内側ヨーク部材１９ａと外側ヨーク部材１９ｂとに分断されていて、両者の間（貫通孔５１及び隙間空間５０）に絶縁体である熱可塑性の樹脂５７を充填するようにしたことで、ヨーク部材１９に流れる電流を該絶縁体により遮断して、軸受け１１ａが電食に至るのを防止することができる。
【００４８】
ここで、上記変形例１では、貫通孔５１及び隙間空間５０に熱可塑性の樹脂５７を充填することにより、内側ヨーク部材１９ａと外側ヨーク部材１９ｂとを一体化するようにしたが、これに限ったものではなく、例えば、熱可塑性樹脂に替えて熱硬化性樹脂やゴム材料等の弾性材料を充填するようにしてもよい。弾性材料を充填するようにした場合には、軸受け１１ａの電食を防止しながら、さらに、モータ１の回転振動や回転騒音を防止することができる。
【００４９】
また、この変形例では、永久磁石片２８の構成を上記実施形態１と同じ構成としたことで、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
（変形例３）
図９は、上記実施形態１の変形例３を示し、永久磁石片２８の最薄部３２の外周面の形状を上記実施形態１及び各変形例とは異ならせたものである。
【００５１】
すなわち、本変形例では、最薄部３２の外周面３２ａは、モータ軸心Ｘ方向から見て直線状をなしている。この外周面３２ａは、モータ軸心Ｘ方向から見て、永久磁石片２８の周方向の中央位置とヨーク部材１９の中心とを通る直線Ｌに対して垂直に形成されている。
【００５２】
この構成によれば、上記実施形態１と同様に、各永久磁石片２８への着磁誤差により、永久磁石片２８の外周面における磁極の境界位置が周方向の中央位置に対して周方向にずれたとしても、位置検出センサ９にて検出される磁束波形が磁極境界の近傍で大きく歪んだりすることもない。
【００５３】
（実施形態２）
図１０及び図１１は、本発明の実施形態２を示し、永久磁石片２８の飛散を防止する飛散防止部材６２を有する点で上記実施形態１とは異なっている。尚、以下の実施形態において、図２及び図３と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。
【００５４】
上記飛散防止部材６２は、上記永久磁石部２５及び上記ヨーク部材１９に対して樹脂材料（モールド樹脂）を用いてモールド成型により一体固定されている。
【００５５】
飛散防止部材６２は、上記永久磁石部２５の外周面のうち上記各永久磁石片２８の最厚部３３を除く部分と永久磁石片２８及びヨーク部材１９のモータ軸心Ｘ方向の両端部とを被覆する被覆部６３を有している。被覆部６３は、凹み部４２内を埋めるように形成されている。被覆部６３の外周面は円筒面状をなしていて、その曲率中心はヨーク部材１９の軸心位置に一致している。被覆部６３のモータ軸心Ｘ方向の両端部は、図１１に示すように、永久磁石片２８のモータ軸心Ｘ方向の両端部を覆うようにコ字状に折れ曲がってヨーク部材１９の両端面に固着されている。
【００５６】
以上の如く、本実施形態では、永久磁石片２８の構成を上記実施形態１と同じ構成としたことで、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、各永久磁石片２８の外周面を、モールド樹脂からなる被覆部６３により押さえることで、各永久磁石片２８がモータ回転時に遠心力により径方向外側に飛散するのを防止することができる。
【００５８】
ところで、図４（ａ）記載の従来のモータ１では、永久磁石片２８の周方向の中央部に最厚部３３を形成し且つ周方向の両端部に最薄部３２を形成するようにしている。このため、モールド樹脂で永久磁石片を固定する場合、この樹脂と固定子３との干渉を避けるためや磁気特性を確保するために最厚部３３を除く部分（例えば最薄部３２）に樹脂を形成する。しかし、この構成では、モールド樹脂が、各永久磁石片２８の境界部に位置して（上記特許文献１参照）、十分な飛散防止効果を期待できないという問題や、モールド樹脂にバリが発生するという問題がある。
【００５９】
これに対して、本実施形態に係るモータ１では、各永久磁石片２８の周方向の両端部が最厚部３３とされている。このため、モールド樹脂を最厚部３３を除く部分に形成したとしても、モールド樹脂を各永久磁石片２８の境界部に位置させることなく周方向の中央寄りに位置させることができ、これにより、十分な飛散防止効果を得ることができるとともに、モールド樹脂にバリが発生するのを防止することができる。
【００６０】
また、上記変形例２に示すヨーク部材１９ａ、１９ｂを備えたモータ１に対して、本実施形態の飛散防止構造を適用するようにしてもよい。この場合、円環状板部５９と飛散防止部材６２とは別体で形成してもよいが、円環状板部５９と飛散防止部材６２とを同じ樹脂材料で一体に形成するようにしてもよい。これにより、ヨーク部材１９と永久磁石片２８とをより強固に固着して、飛散防止効果及びヨーク部材１９ａ，１９ｂの周り止め効果を向上させることができる。
【００６１】
（実施形態３）
図１２及び図１３は、本発明の実施形態３を示し、永久磁石片２８の飛散防止部材６２を上記実施形態２とは異ならせたものである。
【００６２】
すなわち、本実施形態では、飛散防止部材６２は、ヨーク部材１９及び永久磁石片２８とは別体のかご型部材からなる。飛散防止部材６２は、各永久磁石片２８の最薄部３２の径方向外側に配設され且つモータ軸心Ｘ方向に延びる複数の飛散防止柱６４と、該各飛散防止柱６４のモータ軸心Ｘ方向の両端部とヨーク部材１９とを連結する円環状連結部６５とを備えている。
【００６３】
上記各飛散防止柱６４は、回転子２の軸心方向から見て、断面凸型状に形成されている。各飛散防止柱６４は、その径方向内側の面が上記永久磁石片２８の最薄部３２の外周面３２ａに係合して固定されている。飛散防止柱６４は、最厚部３３の外周面に接する仮想円筒面４１（図５参照）の径方向内側に配設されていて、飛散防止柱６４の厚さと永久磁石片２８の最薄部３２の厚さとの合計値は、永久磁石片２８の最厚部３３の厚さよりも小さい。すなわち、飛散防止柱６４は、永久磁石片２８の凹み部４２内に納まるように配設されている。尚、飛散防止柱６４の厚さと永久磁石片２８の最薄部３２の厚さとの合計値は、永久磁石片２８の最厚部３３の厚さに等しくてもよい。
【００６４】
上記円環状連結部６５は、その内周部がヨーク部材１９の外周部に固着されている。円環状連結部６５の外周部は、飛散防止柱６４のモータ軸心Ｘ方向の両端部に連結されている。円環状連結部６５の内周部と外周部との間の中間部は、各永久磁石片２８におけるモータ軸心Ｘ方向の両端面に固着されている。
【００６５】
以上の如く本実施形態では、永久磁石片２８の構成を上記実施形態１と同じ構成としたことで、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
さらに、上記モータ１では、各永久磁石片２８の外周面を、飛散防止柱６４により押さえることで、各永久磁石片２８がモータ回転時に遠心力により径方向外側に飛散するのを防止することができる。
【００６７】
ところで、従来のモータ１では、永久磁石片２８の周方向の中央部に最厚部３３を形成し且つ周方向の両端部に最薄部３２を形成するようにしている。このため、飛散防止柱６４を固定子３との干渉を避けるために永久磁石片２８の最薄部３２に配置したとすると、飛散防止柱６４が各永久磁石片２８の境界部に位置してしまう。このため、１つの飛散防止柱６４によって、その両側に位置する２つの永久磁石片２８を押さえる必要が生じ、十分な飛散防止効果を期待できないという問題がある。
【００６８】
これに対して、本実施形態に係るモータ１では、各永久磁石片２８の周方向の中央部に最薄部３２が形成されているため、飛散防止柱６４を最薄部３２に配置したとしても、飛散防止柱６４を、各永久磁石片２８の境界部に位置させることなく周方向の中央部に位置させることができる。これにより、１つの飛散防止柱６４によって１つの永久磁石片２８を押さえることができ、十分な飛散防止効果を得ることができる。
【００６９】
また、上記モータ１では、ヨーク部材１９及び永久磁石片２８に対して、別体の飛散防止部材６２を組み付けるだけで、回転子２に飛散防止部材６２を取り付けることができる。したがって、飛散防止部材６２をモールド成型する手間を省いて、回転子２の製造プロセスを簡素化することができる。
【００７０】
また、飛散防止柱６４により永久磁石片２８を係止した後、さらに上記実施形態２のモールド成型による飛散防止部材６２を用いることで、より強固な飛散防止構造となる。
【００７１】
（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。
【００７２】
すなわち、実施形態では、８個の永久磁石片２８を有する８磁極のモータ１を例に説明を行ったが、これに限ったものではなく、例えば、４個の永久磁石片２８を有する４磁極のモータ１や、１６個の永久磁石片２８を有する１６磁極のモータ１などであってもよく、磁石片２８の数及び磁極の数はこれらに限定されない（但し、磁極の数は２より多い偶数である）。
【００７３】
また、上記変形例１では、内側ヨーク部材１９ａの突起部５４と外側ヨーク部材１９ｂの突起部５６とが互いに向き合う例を示したが、これに限ったものではなく、内側ヨーク部材１９ａの突起部５４と外側ヨーク部材１９ｂの突起部５６とが周方向にずれていてもよい。
【００７４】
また、上記各実施形態及び各変形例では、モータ１は、固定子３や制御用基板１０をモータケーシング６に一体成型した所謂モールドモータとされているが、必ずしもモールドモータ１である必要はなく、固定子３や制御用基板１０がモータケーシング６と別体で構成されたモータ１であってもよい。
【００７５】
また、本発明の構成として、上記各実施形態及び各変形例の任意の組合せが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、固定子と該固定子によって外周面を囲まれるように配設された回転子とを備え、該回転子が、円筒状の外周面を有するヨーク部材と、ヨーク部材の外周面に周方向に相隣接して配置された複数の永久磁石片からなる永久磁石部とを有するブラシレスＤＣモータに有用であり、特に、永久磁石片の飛散を防止するための飛散防止部材を備えたモータに有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１ ブラシレスＤＣモータ
２ 回転子
３ 固定子
１９ ヨーク部材
２５ 永久磁石部
２８ 永久磁石片
３２ 最薄部
３２ａ 最薄部の外周面
３３ 最厚部
３４ 徐変部
３４ａ 徐変部の外周面
６２ 飛散防止部材
６３ 被覆部（飛散防止部材）
６４ 飛散防止柱（飛散防止部材）
６５ 円環状連結部（連結部）
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシレスＤＣモータに関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒状のヨーク部材の外周面に永久磁石を接着等により貼り付けて形成される回転子と、回転子の外周を囲むように配設された固定子とを備えたブラシレスＤＣモータは知られている（例えば、特許文献１参照）。各永久磁石は、Ｎ極又はＳ極に着磁されていて、Ｎ極に着磁された磁石とＳ極に着磁された磁石とが回転子の周方向に交互に並ぶように配設されている。ブラシレスＤＣモータは、通常、回転子の位置を検出するために位置検出センサを備えている。例えば、特許文献２に示すものでは、回転子の径方向外側に、位置検出センサとして３つのホールＩＣを配設して、各ホールＩＣにて検出される磁束波形に基づいて回転子の回転位置を検出するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３４１８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２４３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に示すように、ヨーク部材の外周面に永久磁石を貼り付けて回転子を形成したブラシレスＤＣモータでは、各永久磁石片のヨーク部材への貼り付け位置が周方向にずれる等して、Ｎ極に着磁された磁石とＳ極に着磁された磁石との間（相隣接する磁石間）に所定以上の隙間が生じる場合がある。このため、上記特許文献２に示す位置検出センサを備えたブラシレスＤＣモータでは、Ｎ極とＳ極との境界位置を精度良く検出することができず、この結果、回転子の位置検出精度が低下してしまう。この回転子の位置検出精度の低下は、モータの駆動制御に悪影響を及ぼし、モータの振動や騒音の原因となる。
【０００４】
本発明の目的は、円筒状のヨーク部材の外周面に複数の永久磁石片を配設してなる回転子を備えたブラシレスＤＣモータにおいて、各永久磁石の貼り付け精度に左右されることなく回転子の回転位置を精度良く検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
具体的には、第一の発明では、固定子と該固定子によって外周面を囲まれるように配設された回転子とを備え、該回転子が、円筒面状の外周面を有するヨーク部材と、ヨーク部材の外周面に周方向に相隣接して配置された複数の永久磁石片からなる永久磁石部とを有するブラシレスＤＣモータを対象とする。
【０００６】
そして、上記各永久磁石片は、その周方向の中央部に位置し且つ径方向の厚みが最小になる最薄部と、その周方向の両端部に位置し且つ径方向の厚みが最大になる最厚部と、最薄部と最厚部との間に位置し且つ最薄部から最厚部に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部と、を有し、上記永久磁石部の外周面は、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように、且つ、磁極の境界位置が各永久磁石片の周方向の中央部に位置するように着磁されているものとする。
【０００７】
この構成によれば、永久磁石部の外周面におけるＮ極とＳ極との境界位置が、各永久磁石片の周方向の中央部に位置している。このため、仮にヨーク部材に対する永久磁石片の貼り付け位置が周方向にずれたとしても、Ｎ極とＳ極との境界位置（磁極の変わり目）に隙間が生じることはなく、Ｎ極とＳ極との周方向の位置関係は維持される。したがって、本発明では、位置検出センサによる磁極の境界位置の検出精度は、永久磁石片の貼り付け精度よりも、永久磁石片に対する磁極の着磁精度や、最薄部の形状精度（加工精度）に左右されることとなる。そして、この着磁精度や形状精度は、永久磁石片の貼り付け精度よりも格段に高い。そのため、従来のモータに比べて、ホール素子等の位置検出センサによるＮ極とＳ極との境界位置の検出精度を向上させ、延いては、回転子の位置検出精度を向上させることができる。
【０００８】
また、永久磁石片の境界部を磁極中心とすることで、永久磁石部の磁化容易方向が、回転子の軸心方向から見たときに、磁極中心において径方向外側に向かって周方向の両側にそれぞれ傾斜するため、磁束のピーク値は低下するものの磁束の３次成分を増やして総磁束を増加させることができる。これにより、モータのコスト増加を招くことなくモータの出力性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明のブラシレスＤＣモータによると、各永久磁石片を、その周方向の中央部に位置する最薄部と、その周方向の両端部に位置する最厚部と、最薄部と最厚部との間に位置して、最薄部から最厚部に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部とで構成するとともに、磁極の境界位置を各永久磁石片の周方向の中央部に位置させるようにしたことで、位置検出センサによる回転子の位置検出精度の向上を図りながら、モータの出力性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るブラシレスＤＣモータのシャフトの軸心方向に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロータに使用されるロータを示す、軸方向から見た平面図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】ロータに使用される永久磁石の磁化容易方向を説明するための模式図であり、（ａ）は従来のモータの回転子を示し、（ｂ）は本発明の実施形態に係るモータの回転子を示している。
【図５】永久磁石片を示す拡大図である。
【図６】位置検出センサにて検出される磁束波形を説明するためのグラフである。
【図７】実施形態１の変形例１を示す図２相当図である。
【図８】実施形態１の変形例２を示す図２相当図である。
【図９】実施形態１の変形例３を示す図５相当図である。
【図１０】実施形態２を示す図２相当図である。
【図１１】図１０のXI-XI線断面図である。
【図１２】実施形態３を示す図２相当図である。
【図１３】実施形態３を示すロータの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るブラシレスＤＣモータ１（以下、単にモータ１という）であって、回転子２と、回転子２の外周を囲むように配設された固定子３とを備えている。
【００１２】
モータ１は、有底円筒状で内部に回転子２を収容する収容空間４が形成された樹脂製のモータケーシング６と、モータケーシング６の開口側を覆う金属製のブラケットカバー７とを備えている。回転子２の径方向外側には、その回転位置を検出するための位置検出センサ９が配設されている。位置検出センサの例としては、ホール素子や、ホールＩＣが用いられる。位置検出センサ９は、制御用基板１０に設けられた制御回路に接続されている。位置検出センサ９は、検出した磁束波形を基に位置検出信号を生成して該制御回路へと送信する。
【００１３】
シャフト８は、回転子２に固定されて、回転子２と一体に回転する。シャフト８は、一対の軸受け１１ａ，１１ｂに回動可能に支持されている。一方の軸受け１１ａは、ブラケットカバー７に形成された円筒部１２に圧入固定されている。軸受け１１ａの端面とブラケットカバー７と間には、ウェーブワッシャ２２が配設されている。他方の軸受け１１ｂは、モータケーシング６の底壁部１３に形成された円筒ボス部１４に金属製の軸受けブラケット１５を介して圧入固定されている。シャフト８には、スナップリング２１が軸受け１１ａ，１１ｂの端面に当接する状態で係合固定されている。
【００１４】
モータケーシング６は、固定子３がモールド樹脂により埋設するように一体成型されている。但し、固定子３の内周面は収容空間４へ露出している。また、モータケーシング６の底壁部１３には、上記制御用基板１０がモールド樹脂により一体成型されて埋設されている。上記制御用基板１０には、固定子コイル２０が電気的に接続されるとともに、インバータ回路や制御回路が設けられている。この制御回路では、上記位置検出センサ９からの位置検出信号を基に、インバータ回路をＰＷＭ制御することによりモータ１の回転制御を行う。
【００１５】
固定子３は、所定形状に打ち抜かれた複数の鋼板を積層してなるリング状の固定子コア１６を有している。固定子コア１６は、周方向に並ぶ複数のティース部１７を有しており、固定子コア１６の各ティース部１７には、インシュレータ（図示省略）を介して固定子コイル２０が巻回されている。
【００１６】
上記回転子２は、図２及び図３に示すように、外周面が円筒面状をなすヨーク部材１９と、該ヨーク部材１９の外周面に接着剤を介して固定された永久磁石部２５とで構成されている。ヨーク部材１９の軸心部には、シャフト８が挿入されるシャフト挿入孔２６が形成されている。回転子２の軸心及びヨーク部材１９の軸心は、モータ軸心Ｘに一致している。ヨーク部材１９としては、電磁鋼板に代表される高透磁率軟磁性材料を使用することが好ましい。尚、ヨーク部材１９は、外周面が円筒面状に形成されていれば、どのような形状であってもよい。
【００１７】
永久磁石部２５は、図２に示すように、固定子３との間のエアギャップが最小になる８つの厚肉部２７を有している。８つの厚肉部２７は、周方向に等間隔に配置されており、永久磁石部２５は、この厚肉部２７にて周方向に分割されている。そうして、永久磁石部２５は、回転子２の周方向に互いに隣接して並ぶ８つの永久磁石片２８により構成されている。これら８つの永久磁石片２８は、互いに密着して略隙間無く配設されている。尚、図２では、見易いように、各永久磁石片２８の間に僅かに隙間を設けている。
【００１８】
ヨーク部材１９の外周面には、その軸心Ｘ方向に延びて、周方向に等間隔に配置された８つの凸条部２９が形成されている。各永久磁石片２８の内周面には、この凸条部２９に係合する凹条部３１が形成されている。各永久磁石片２８は、この凹条部３１と上記凸条部２９との係合により周方向の位置決めがなされている。尚、各永久磁石片２８の内周面に凸条部２９を形成して、ヨーク部材１９の外周面に凹条部３１を形成するようにしてもよい。
【００１９】
永久磁石部２５の外周面（固定子３に対向する面）は、Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とが周方向に交互に並んでなり、このＮ極とＳ極との境界位置は、各永久磁石片２８の周方向の中央位置（図２の二点鎖線で示す位置）に一致している。すなわち、各永久磁石片２８は、その外周面の極性が周方向の中央位置を境に反転するように構成されている。尚、この磁極の境界位置は、着磁誤差等を考慮して、周方向の中央位置に対して例えば±２°程ずれていてもよい。
【００２０】
永久磁石片２８は、所定形状に成形された焼結体に対して研磨を行った後に着磁処理を施すことで形成される。各永久磁石片２８の着磁処理は、ヨーク部材１９の外周面に焼結体を接着固定した状態で径方向から磁界を印加することで行われる。したがって、各永久磁石片２８の内周面（ヨーク部材１９との接着面）の極性は、外周面の極性とは反対になる（図２参照）。
【００２１】
上記永久磁石片２８は、図４（ｂ）及び図５に拡大して示すように、その周方向の中央部に位置し且つ径方向の厚みが最小になる最薄部３２と、その周方向の両端部に位置し且つ径方向の厚みが最大になる最厚部３３と、最薄部３２と最厚部３３との間に位置し且つ最薄部３２から最厚部３３に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部３４とで構成されている。そして、上記永久磁石片２８の互いに隣接する端部同士（最厚部３３同士）が上記厚肉部２７を構成している。永久磁石片２８は、この厚肉部２７（永久磁石片２８の境界部）に磁極中心が位置するように着磁されている。永久磁石片２８の周方向の両端部に位置する４つの角部はそれぞれ、円弧状に面取りされており、上記厚肉部２７の頂部には、この面取り部によって形成される微小な凹部３５が形成されている（図４（ｂ）参照）。
【００２２】
永久磁石片２８の内周面（径方向内側面）は、ヨーク部材１９の外周面の形状に対応した円筒面状に形成されている。一方、永久磁石片２８の外周面（径方向外側面）は、ヨーク部材の外周面と同心状をなし且つ最厚部３３の外周面に接する仮想円筒面４１（図５参照）に対して径方向内側に凹んで形成されている。この凹み部４２は、最薄部３２の外周面３２ａと、最薄部３２を挟んでその両側に位置する徐変部３４の外周面３４ａとによって形成されている。
【００２３】
上記最薄部３２は、回転子２の軸心回りの位相角で見て（モータ１の電気角で見て）、永久磁石片２８の周方向の中央位置を中心とする所定角度範囲θを占めるように形成されている。この所定角度範囲θは、例えば、本実施形態に係る８極のモータ１では、±４°以上であることが好ましい。
【００２４】
上記最薄部３２の外周面３２ａは、モータ軸心Ｘ方向から見て、円弧状に形成されていて、その曲率中心は、永久磁石片２８の内周面（ヨーク部材１９の外周面）の曲率中心に一致している。
【００２５】
上記徐変部３４の外周面３４ａは、該徐変部３４の外方側に凸となる凸曲面からなっていて、モータ軸心Ｘ方向から見て円弧状に形成されている。徐変部３４の外周面３４ａの曲率中心はモータ軸心Ｘからずれた位置にあり、その曲率半径ｒは、永久磁石片２８の内周面の曲率半径Ｒより小さい。
【００２６】
ところで、磁極の境界位置が永久磁石片２８の境界位置に一致する従来のモータ１では、永久磁石部２５の磁化容易方向は、磁極中心から径方向外側に指向する（図４（ａ）参照）。これに対して、本実施形態に係るモータ１では、永久磁石部２５の磁化容易方向は、磁極中心から径方向外側に向かって、該磁極中心を挟んでその周方向の両側にそれぞれ傾斜する（図４（ｂ）参照）。このため、位置検出センサ９にて検出される磁束波形は、従来のモータ１が磁束φ＝sinθ（θ：回転子の回転角、電気角）となるのに対し（図６の二点鎖線で示すライン）、本実施形態に係るモータ１では磁束φ＝sinθ＋αsin3θとなる（図６の太線で示すライン）。よって、本実施形態に係るモータ１では、磁束のピーク値Ｐｋは低下するものの磁束の３次成分を増やして総磁束を増加させることができる。これにより、モータ１のコスト増加を招くことなく、その出力性能を向上させることができる。
【００２７】
ここで、係数αは、永久磁石片２８の磁力強度に関連する値であり、本実施形態では、αは０．１〜０．１６に設定されている。永久磁石の磁力強度（つまり係数α）を調整することによって、例えば図６の細線で示すように、磁束のピーク値を従来品と同レベルまで高めることができる。これにより、少ないコスト増加でモータ出力を可及的に向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、各永久磁石片２８の外周面は、磁極の境界位置（Ｎ極とＳ極との境界位置）が各永久磁石片２８の周方向の中央位置に略一致するように着磁されている。
【００２９】
この構成によれば、仮にヨーク部材１９に対する永久磁石片２８の貼り付け位置が周方向にずれたとしても、Ｎ極とＳ極との境界位置（磁極の変わり目）に隙間が生じることはなく、Ｎ極とＳ極との周方向の位置関係は維持される。したがって、永久磁石片２８のヨーク部材１９への貼り付け精度に左右されることなく、Ｎ極とＳ極との境界位置を位置検出センサ９により精度良く検出することができる。
【００３０】
すなわち、本実施形態に係るモータ１では、位置検出センサ９によるＮ極とＳ極の境界位置の検出精度は、永久磁石片２８のヨーク部材１９への貼り付け精度よりも、永久磁石片２８に対する磁極の着磁精度や、最薄部３２の形状精度に左右される。そして、この着磁精度や形状精度は、永久磁石片２８の貼り付け精度よりも格段に高いため、従来のモータ１に比べて、位置検出センサ９による磁極の境界位置の検出精度を向上させることができる。これにより、上記制御回路におけるモータ１の回転制御をより正確に行うことができ、モータ１の回転振動や騒音等を防止することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、各永久磁石片２８の最薄部３２は、モータ軸心回りの位相角で見て（モータ１の電気角で見て）、該永久磁石片２８の周方向の中央位置を中心とする所定角度範囲（本実施形態では士２°）内を占めるように形成されている。そして、該最薄部３２の外周面は、モータ軸心Ｘ方向から見て、ヨーク部材１９の外周面と同芯の円弧状に形成されている。
【００３２】
この構成によれば、各永久磁石片２８への着磁誤差により、永久磁石片２８の外周面における磁極の境界位置が周方向の中央位置に対して周方向にずれたとしても、位置検出センサ９にて検出される磁束波形が磁極境界の近傍で大きく歪んだりするのを防止することができる。よって、位置検出センサ９による磁極の境界位置の検出精度を可及的に向上させることができる。
【００３３】
（変形例１）
図７は、上記実施形態１の変形例１を示し、ヨーク部材１９の構成を上記実施形態とは異ならせたものである。
【００３４】
すなわち、本変形例では、ヨーク部材１９には、その軸心回りに複数の貫通孔５１が形成されている。貫通孔５１の数は、モータ１の極数と同数の８個とされ、各貫通孔５１の孔形状は略正五角形状とされている。尚、貫通孔５１の孔形状は、正五角形状に限らず、例えば円形状や四角形状であってもよい。
【００３５】
上記８つの貫通孔５１は、ヨーク部材１９の軸心（モータ軸心Ｘ）回りに等間隔に且つ軸対称に形成されている。相隣接する貫通孔５１の間には、ヨーク部材１９におけるシャフト挿入孔２６の周縁部と、ヨーク部材１９の外周部とを連結するように延設部５２が形成されている。延設部５２の数は合計８つであり、これら８つの延設部５２が、ヨーク部材１９のシャフト挿入孔２６付近から径方向外側に向かって放射状に延びている。永久磁石片２８に作用する固定子３からの回転方向の駆動力は、ヨーク部材１９の外周部からこれら８つの延設部５２を介してシャフト８へと伝達される。
【００３６】
この変形例では、永久磁石片２８の構成を上記実施形態１と同じ構成としたことで、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
また、この変形例では、上記各永久磁石片２８を、その周方向の中央位置が各延設部５２の延長線上に位置するように配設している。これにより、ヨーク部材１９の外周部において、永久磁石片２８の周方向の中央部に隣接する部分の厚み（径方向の厚み）を大きくとることができる。したがって、磁束が多く流れる永久磁石片２８の周方向の中央部付近に十分な磁路を確保することができる。よって、モータ性能の低下を防止しながら、モータ１の軽量化を図ることができる。
【００３８】
（変形例２）
図８は、上記実施形態１の変形例２を示し、ヨーク部材１９の構成を変形例１とは異ならせたものである。
【００３９】
すなわち、本変形例に係るモータ１では、相隣接する貫通孔５１の間に形成される延設部５２が径方向の内側部分と外側部分とに分断されている点で上記変形例１とは異なっている。
【００４０】
このように本変形例では、延設部５２が分断されることにより、ヨーク部材１９が、径方向内側の内側ヨーク部材１９ａと径方向外側の外側ヨーク部材１９ｂとに分割されている。
【００４１】
内側ヨーク部材１９ａは、シャフト挿入孔２６が形成される中心側筒部５３と、中心側筒部５３の外周部から径方向外側に突出する複数の（本変形例では８つ）突起部５４とで構成されている。この突起部５４は、延設部５２を分断した後の該延設部５２の径方向内側の部分からなる。
【００４２】
外側ヨーク部材１９ｂは、永久磁石片２８が接着される外周側筒部５５と、該外周側筒部５５の内周部から径方向内側に突出する複数（本変形例では８つ）の突起部５６とで構成されている。この突起部５６は、延設部５２を分断した後の該延設部５２の径方向外側の部分からなる。
【００４３】
内側ヨーク部材１９ａの突起部５４と、外側ヨーク部材１９ｂの突起部５６とは、径方向において相対向する状態で配置されており、両者の間には所定幅の隙間空間５０が形成されている。
【００４４】
上記各貫通孔５１は、この隙間空間５０を介して互いに連通している。本変形例では、この貫通孔５１及び隙間空間５０に熱可塑性の樹脂５７を充填して固化させることにより、上記内側ヨーク部材１９ａと外側ヨーク部材１９ｂとが一体化されている。上記内側及び外側ヨーク部材１９ａ，１９ｂに設けられた突起部５４，５６は、外側ヨーク部材１９ｂに対して内側ヨーク部材１９ａが周方向に相対回転するのを規制する回り止めとして機能する。
【００４５】
樹脂５７は、貫通孔５１及び隙間空間５０に充填された柱状の充填部５８と、該充填部５８のモータ軸心Ｘ方向の両端面に接続された円環状板部５９とで構成されている。円環状板部５９は、ヨーク部材１９の軸心方向の両端面に固着されている。円環状板部５９の中心部には、ヨーク部材１９のシャフト挿入孔２６が露出するように円孔６１が形成されている。
【００４６】
ところで、本変形例に係るＰＷＭ制御を行うブラシレスＤＣモータ１では、ブラケットカバー７と固定子コア１６との間に電位差が生じて、シャフト８→ヨーク部材１９→永久磁石片２８→固定子３→モータケーシング６→ブラケットカバー７→軸受け１１ａ→シャフト８の経路（図１のI二点鎖線で示す経路）で電流が循環して軸受け１１ａが電食により破損するという問題がある。
【００４７】
これに対して、本変形例では、ヨーク部材１９が、内側ヨーク部材１９ａと外側ヨーク部材１９ｂとに分断されていて、両者の間（貫通孔５１及び隙間空間５０）に絶縁体である熱可塑性の樹脂５７を充填するようにしたことで、ヨーク部材１９に流れる電流を該絶縁体により遮断して、軸受け１１ａが電食に至るのを防止することができる。
【００４８】
ここで、上記変形例１では、貫通孔５１及び隙間空間５０に熱可塑性の樹脂５７を充填することにより、内側ヨーク部材１９ａと外側ヨーク部材１９ｂとを一体化するようにしたが、これに限ったものではなく、例えば、熱可塑性樹脂に替えて熱硬化性樹脂やゴム材料等の弾性材料を充填するようにしてもよい。弾性材料を充填するようにした場合には、軸受け１１ａの電食を防止しながら、さらに、モータ１の回転振動や回転騒音を防止することができる。
【００４９】
また、この変形例では、永久磁石片２８の構成を上記実施形態１と同じ構成としたことで、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
（変形例３）
図９は、上記実施形態１の変形例３を示し、永久磁石片２８の最薄部３２の外周面の形状を上記実施形態１及び各変形例とは異ならせたものである。
【００５１】
すなわち、本変形例では、最薄部３２の外周面３２ａは、モータ軸心Ｘ方向から見て直線状をなしている。この外周面３２ａは、モータ軸心Ｘ方向から見て、永久磁石片２８の周方向の中央位置とヨーク部材１９の中心とを通る直線Ｌに対して垂直に形成されている。
【００５２】
この構成によれば、上記実施形態１と同様に、各永久磁石片２８への着磁誤差により、永久磁石片２８の外周面における磁極の境界位置が周方向の中央位置に対して周方向にずれたとしても、位置検出センサ９にて検出される磁束波形が磁極境界の近傍で大きく歪んだりすることもない。
【００５３】
（実施形態２）
図１０及び図１１は、本発明の実施形態２を示し、永久磁石片２８の飛散を防止する飛散防止部材６２を有する点で上記実施形態１とは異なっている。尚、以下の実施形態において、図２及び図３と実質的に同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。
【００５４】
上記飛散防止部材６２は、上記永久磁石部２５及び上記ヨーク部材１９に対して樹脂材料（モールド樹脂）を用いてモールド成型により一体固定されている。
【００５５】
飛散防止部材６２は、上記永久磁石部２５の外周面のうち上記各永久磁石片２８の最厚部３３を除く部分と永久磁石片２８及びヨーク部材１９のモータ軸心Ｘ方向の両端部とを被覆する被覆部６３を有している。被覆部６３は、凹み部４２内を埋めるように形成されている。被覆部６３の外周面は円筒面状をなしていて、その曲率中心はヨーク部材１９の軸心位置に一致している。被覆部６３のモータ軸心Ｘ方向の両端部は、図１１に示すように、永久磁石片２８のモータ軸心Ｘ方向の両端部を覆うようにコ字状に折れ曲がってヨーク部材１９の両端面に固着されている。
【００５６】
以上の如く、本実施形態では、永久磁石片２８の構成を上記実施形態１と同じ構成としたことで、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、各永久磁石片２８の外周面を、モールド樹脂からなる被覆部６３により押さえることで、各永久磁石片２８がモータ回転時に遠心力により径方向外側に飛散するのを防止することができる。
【００５８】
ところで、図４（ａ）記載の従来のモータ１では、永久磁石片２８の周方向の中央部に最厚部３３を形成し且つ周方向の両端部に最薄部３２を形成するようにしている。このため、モールド樹脂で永久磁石片を固定する場合、この樹脂と固定子３との干渉を避けるためや磁気特性を確保するために最厚部３３を除く部分（例えば最薄部３２）に樹脂を形成する。しかし、この構成では、モールド樹脂が、各永久磁石片２８の境界部に位置して（上記特許文献１参照）、十分な飛散防止効果を期待できないという問題や、モールド樹脂にバリが発生するという問題がある。
【００５９】
これに対して、本実施形態に係るモータ１では、各永久磁石片２８の周方向の両端部が最厚部３３とされている。このため、モールド樹脂を最厚部３３を除く部分に形成したとしても、モールド樹脂を各永久磁石片２８の境界部に位置させることなく周方向の中央寄りに位置させることができ、これにより、十分な飛散防止効果を得ることができるとともに、モールド樹脂にバリが発生するのを防止することができる。
【００６０】
また、上記変形例２に示すヨーク部材１９ａ、１９ｂを備えたモータ１に対して、本実施形態の飛散防止構造を適用するようにしてもよい。この場合、円環状板部５９と飛散防止部材６２とは別体で形成してもよいが、円環状板部５９と飛散防止部材６２とを同じ樹脂材料で一体に形成するようにしてもよい。これにより、ヨーク部材１９と永久磁石片２８とをより強固に固着して、飛散防止効果及びヨーク部材１９ａ，１９ｂの周り止め効果を向上させることができる。
【００６１】
（実施形態３）
図１２及び図１３は、本発明の実施形態３を示し、永久磁石片２８の飛散防止部材６２を上記実施形態２とは異ならせたものである。
【００６２】
すなわち、本実施形態では、飛散防止部材６２は、ヨーク部材１９及び永久磁石片２８とは別体のかご型部材からなる。飛散防止部材６２は、各永久磁石片２８の最薄部３２の径方向外側に配設され且つモータ軸心Ｘ方向に延びる複数の飛散防止柱６４と、該各飛散防止柱６４のモータ軸心Ｘ方向の両端部とヨーク部材１９とを連結する円環状連結部６５とを備えている。
【００６３】
上記各飛散防止柱６４は、回転子２の軸心方向から見て、断面凸型状に形成されている。各飛散防止柱６４は、その径方向内側の面が上記永久磁石片２８の最薄部３２の外周面３２ａに係合して固定されている。飛散防止柱６４は、最厚部３３の外周面に接する仮想円筒面４１（図５参照）の径方向内側に配設されていて、飛散防止柱６４の厚さと永久磁石片２８の最薄部３２の厚さとの合計値は、永久磁石片２８の最厚部３３の厚さよりも小さい。すなわち、飛散防止柱６４は、永久磁石片２８の凹み部４２内に納まるように配設されている。尚、飛散防止柱６４の厚さと永久磁石片２８の最薄部３２の厚さとの合計値は、永久磁石片２８の最厚部３３の厚さに等しくてもよい。
【００６４】
上記円環状連結部６５は、その内周部がヨーク部材１９の外周部に固着されている。円環状連結部６５の外周部は、飛散防止柱６４のモータ軸心Ｘ方向の両端部に連結されている。円環状連結部６５の内周部と外周部との間の中間部は、各永久磁石片２８におけるモータ軸心Ｘ方向の両端面に固着されている。
【００６５】
以上の如く本実施形態では、永久磁石片２８の構成を上記実施形態１と同じ構成としたことで、上記実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
さらに、上記モータ１では、各永久磁石片２８の外周面を、飛散防止柱６４により押さえることで、各永久磁石片２８がモータ回転時に遠心力により径方向外側に飛散するのを防止することができる。
【００６７】
ところで、従来のモータ１では、永久磁石片２８の周方向の中央部に最厚部３３を形成し且つ周方向の両端部に最薄部３２を形成するようにしている。このため、飛散防止柱６４を固定子３との干渉を避けるために永久磁石片２８の最薄部３２に配置したとすると、飛散防止柱６４が各永久磁石片２８の境界部に位置してしまう。このため、１つの飛散防止柱６４によって、その両側に位置する２つの永久磁石片２８を押さえる必要が生じ、十分な飛散防止効果を期待できないという問題がある。
【００６８】
これに対して、本実施形態に係るモータ１では、各永久磁石片２８の周方向の中央部に最薄部３２が形成されているため、飛散防止柱６４を最薄部３２に配置したとしても、飛散防止柱６４を、各永久磁石片２８の境界部に位置させることなく周方向の中央部に位置させることができる。これにより、１つの飛散防止柱６４によって１つの永久磁石片２８を押さえることができ、十分な飛散防止効果を得ることができる。
【００６９】
また、上記モータ１では、ヨーク部材１９及び永久磁石片２８に対して、別体の飛散防止部材６２を組み付けるだけで、回転子２に飛散防止部材６２を取り付けることができる。したがって、飛散防止部材６２をモールド成型する手間を省いて、回転子２の製造プロセスを簡素化することができる。
【００７０】
また、飛散防止柱６４により永久磁石片２８を係止した後、さらに上記実施形態２のモールド成型による飛散防止部材６２を用いることで、より強固な飛散防止構造となる。
【００７１】
（他の実施形態）
本発明の構成は、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、それ以外の種々の構成を包含するものである。
【００７２】
すなわち、実施形態では、８個の永久磁石片２８を有する８磁極のモータ１を例に説明を行ったが、これに限ったものではなく、例えば、４個の永久磁石片２８を有する４磁極のモータ１や、１６個の永久磁石片２８を有する１６磁極のモータ１などであってもよく、磁石片２８の数及び磁極の数はこれらに限定されない（但し、磁極の数は２より多い偶数である）。
【００７３】
また、上記変形例１では、内側ヨーク部材１９ａの突起部５４と外側ヨーク部材１９ｂの突起部５６とが互いに向き合う例を示したが、これに限ったものではなく、内側ヨーク部材１９ａの突起部５４と外側ヨーク部材１９ｂの突起部５６とが周方向にずれていてもよい。
【００７４】
また、上記各実施形態及び各変形例では、モータ１は、固定子３や制御用基板１０をモータケーシング６に一体成型した所謂モールドモータとされているが、必ずしもモールドモータ１である必要はなく、固定子３や制御用基板１０がモータケーシング６と別体で構成されたモータ１であってもよい。
【００７５】
また、本発明の構成として、上記各実施形態及び各変形例の任意の組合せが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、固定子と該固定子によって外周面を囲まれるように配設された回転子とを備え、該回転子が、円筒状の外周面を有するヨーク部材と、ヨーク部材の外周面に周方向に相隣接して配置された複数の永久磁石片からなる永久磁石部とを有するブラシレスＤＣモータに有用であり、特に、永久磁石片の飛散を防止するための飛散防止部材を備えたモータに有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１ ブラシレスＤＣモータ
２ 回転子
３ 固定子
１９ ヨーク部材
２５ 永久磁石部
２８ 永久磁石片
３２ 最薄部
３２ａ 最薄部の外周面
３３ 最厚部
３４ 徐変部
３４ａ 徐変部の外周面
６２ 飛散防止部材
６３ 被覆部（飛散防止部材）
６４ 飛散防止柱（飛散防止部材）
６５ 円環状連結部（連結部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、該固定子によって外周面を囲まれるように配設された回転子とを備え、該回転子が、円筒面状の外周面を有するヨーク部材と、ヨーク部材の外周面に周方向に相隣接して配置された複数の永久磁石片からなる永久磁石部とを有するブラシレスＤＣモータであって、
上記各永久磁石片は、その周方向の中央部に位置し且つ径方向の厚みが最小になる最薄部と、その周方向の両端部に位置し且つ径方向の厚みが最大になる最厚部と、最薄部と最厚部との間に位置し且つ最薄部から最厚部に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部と、を有し、
上記永久磁石部の外周面は、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように、且つ、磁極の境界位置が各永久磁石片の周方向の中央部に位置するように着磁されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記徐変部の外周面は、回転子の軸心方向から見て、該徐変部の外方側に凸となる円弧状に形成されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記最薄部の外周面は、回転子の軸心方向から見て、ヨーク部材の外周面と同芯の円弧状又は直線状に形成されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記永久磁石片の最薄部は、上記回転子の軸心回りの位相角で見て、該永久磁石片の周方向の中央位置を中心とする所定角度範囲内を占めるように形成されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記永久磁石部の外周面のうち上記各永久磁石片の最厚部を除く部分と、上記永久磁石部にける少なくとも一方の軸方向端面とを樹脂で被覆してなる被覆部を有しているブラシレスＤＣモータ。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記各永久磁石片の最薄部の径方向外側に配設され且つ軸方向に延びる複数の飛散防止柱と、該各飛散防止柱の両端部をヨーク部材に連結固定する連結部と、を有しているブラシレスＤＣモータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記ヨーク部材に挿入固定されたシャフトをさらに備え、
上記ヨーク部材は、外周面に上記永久磁石片が固定された外側ヨーク部材と、該外側ヨーク部材の径方向内側に配設され、上記シャフトが挿入固定された内側ヨーク部材と、を有し、
上記外側ヨーク部材と上記内側ヨーク部材とは、互いの間に充填された樹脂を介して一体化されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項８】
請求項５記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記ヨーク部材に挿入固定されたシャフトをさらに備え、
上記ヨーク部材は、外周面に上記永久磁石片が固定された外側ヨーク部材と、該外側ヨーク部材の径方向内側に配設され、上記シャフトが挿入固定された内側ヨーク部材と、を有し、
上記外側ヨーク部材と上記内側ヨーク部材とは、互いの間に充填された樹脂を介して一体化され、
上記樹脂と上記被覆部とが一体に形成されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項１】
固定子と、該固定子によって外周面を囲まれるように配設された回転子とを備え、該回転子が、円筒面状の外周面を有するヨーク部材と、ヨーク部材の外周面に周方向に相隣接して配置された複数の永久磁石片からなる永久磁石部とを有するブラシレスＤＣモータであって、
上記各永久磁石片は、その周方向の中央部に位置し且つ径方向の厚みが最小になる最薄部と、その周方向の両端部に位置し且つ径方向の厚みが最大になる最厚部と、最薄部と最厚部との間に位置し且つ最薄部から最厚部に向けて径方向の厚みが徐々に増加する徐変部と、を有し、
上記永久磁石部の外周面は、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように、且つ、磁極の境界位置が各永久磁石片の周方向の中央部に位置するように着磁されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記徐変部の外周面は、回転子の軸心方向から見て、該徐変部の外方側に凸となる円弧状に形成されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記最薄部の外周面は、回転子の軸心方向から見て、ヨーク部材の外周面と同芯の円弧状又は直線状に形成されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記永久磁石片の最薄部は、上記回転子の軸心回りの位相角で見て、該永久磁石片の周方向の中央位置を中心とする所定角度範囲内を占めるように形成されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記永久磁石部の外周面のうち上記各永久磁石片の最厚部を除く部分と、上記永久磁石部にける少なくとも一方の軸方向端面とを樹脂で被覆してなる被覆部を有しているブラシレスＤＣモータ。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記各永久磁石片の最薄部の径方向外側に配設され且つ軸方向に延びる複数の飛散防止柱と、該各飛散防止柱の両端部をヨーク部材に連結固定する連結部と、を有しているブラシレスＤＣモータ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記ヨーク部材に挿入固定されたシャフトをさらに備え、
上記ヨーク部材は、外周面に上記永久磁石片が固定された外側ヨーク部材と、該外側ヨーク部材の径方向内側に配設され、上記シャフトが挿入固定された内側ヨーク部材と、を有し、
上記外側ヨーク部材と上記内側ヨーク部材とは、互いの間に充填された樹脂を介して一体化されているブラシレスＤＣモータ。
【請求項８】
請求項５記載のブラシレスＤＣモータにおいて、
上記ヨーク部材に挿入固定されたシャフトをさらに備え、
上記ヨーク部材は、外周面に上記永久磁石片が固定された外側ヨーク部材と、該外側ヨーク部材の径方向内側に配設され、上記シャフトが挿入固定された内側ヨーク部材と、を有し、
上記外側ヨーク部材と上記内側ヨーク部材とは、互いの間に充填された樹脂を介して一体化され、
上記樹脂と上記被覆部とが一体に形成されているブラシレスＤＣモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１６１１８６（Ｐ２０１２−１６１１８６Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８８８（Ｐ２０１１−１９８８８）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（３９８０６１８１０）日本電産テクノモータ株式会社 (197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（３９８０６１８１０）日本電産テクノモータ株式会社 (197)
【Ｆターム（参考）】
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