ロータ及びモータ
【課題】有効磁束の増加を図ることができるロータを提供すること。
【解決手段】回転軸１２の軸方向に沿って第１〜第４ロータコアが配設され、対となる第１及び第２ロータコア２１，２２のコアベース２１ａ，２２ａ間には、環状磁石が配設され、この環状磁石はコアベース２１ａ，２２ａにより挟持されている。第１，第２ロータコア２１，２２の爪状磁極２１ｂ，２２ｂは、コアベース２１ａ，２２ａの外周部から径方向外側に突出形成され、周方向に沿って交互に配置されている。軸方向端部に配置されたロータコア２１の爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、ロータコア２２の爪状磁極２２ｂ基端部の幅Ｌ２よりも狭く形成されている。
【解決手段】回転軸１２の軸方向に沿って第１〜第４ロータコアが配設され、対となる第１及び第２ロータコア２１，２２のコアベース２１ａ，２２ａ間には、環状磁石が配設され、この環状磁石はコアベース２１ａ，２２ａにより挟持されている。第１，第２ロータコア２１，２２の爪状磁極２１ｂ，２２ｂは、コアベース２１ａ，２２ａの外周部から径方向外側に突出形成され、周方向に沿って交互に配置されている。軸方向端部に配置されたロータコア２１の爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、ロータコア２２の爪状磁極２２ｂ基端部の幅Ｌ２よりも狭く形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロータ及びモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、周方向に複数のフランジ部をそれぞれ有して組み合わされる複数対（例えば２対）の磁極板と、各対の磁極板により挟持され隣合うフランジ部を互いに異なる磁極とする永久磁石を備えた、いわゆる永久磁石界磁のランデル型構造のロータがある（例えば、特許文献１参照）。また、このロータにおいて、各対の磁極板は、同じ極性の円盤部が接するように配置されている。例えば、Ｎ極となる２つの円盤部は軸方向両端に配置され、Ｓ極となる２つの円盤部は軸方向において隣接して配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−４３７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように構成されるロータを備えたモータにおいて、性能の向上（例えば、高出力化）が要求されている。そのため、ロータにおいて、有効磁束の増加が求められている。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、 有効磁束の増加を図ることができるロータ及びモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転軸に沿って配列された複数対のロータコアと、各対のロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、を備え、各対のロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、前記複数対のロータコアは、同磁極のロータコアが隣接するように配置され、軸方向両端のロータコアが有する爪状磁極基端の周方向に沿った断面の面積は、他のロータコアが有する爪状磁極基端の周方向に沿った断面の面積よりも狭く形成されたものである。
【０００７】
軸方向両端に配置されたロータコアにおいて漏れ磁束が生じる。従って、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合、環状磁石の磁束の一部が漏れ磁束となる。そして、ロータコアの爪状磁極基端部の断面積を、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、広くすることができる。従って、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、環状磁石の磁力を多くする、つまり強力な永久磁石を用いることが可能となる。そのため、各爪状磁極における磁束量が多くなる、つまり有効な磁束量を多くすることが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記対となるロータコアの一方の爪状磁極と、前記対となるロータコアの他方のコアベースとの間に配置され、前記爪状磁極及び前記コアベースのそれぞれと同極性が対向するように磁化された補助磁石を有する。
この発明によれば、補助磁石により、爪状磁極からコアベースへの直接的な磁束の発生が抑制され、有効な磁束量を多くすることが可能となる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のロータにおいて、周方向に隣合う爪状磁極の間に配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備えたものである。
この発明によれば、極間磁石により、隣合う爪状磁極間での直接的な磁束の発生が抑制され、有効な磁束量を多くすることが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のロータにおいて、前記極間磁石は、前記軸方向一端のロータコアの端面から前記軸方向他端のロータコアの端面まで延びるように形成されたものである。
この発明によれば、極間磁石の個数を、各ロータコアそれぞれに対応する極間磁石を用意する場合と比べ、部品点数を少なくすることが可能となる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、回転軸に沿って配列された複数対のロータコアと、各対のロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、を備え、各対のロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、前記複数対のロータコアは、同磁極のロータコアが隣接するように配置され、更に、周方向に隣合う爪状磁極の間にそれぞれ配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備え、前記爪状磁極は、各爪状磁極の周方向両側に配置された２つの極間磁石の中心線が、前記回転軸の軸中心を通る線分に対して角度を持つように形成されたものである。
【００１２】
この発明によれば、ロータを回転したとき、各極間磁石は、遠心力により、爪状磁極の周方向側面に押し付けられる。このため、ロータから各極間磁石は、ロータから抜け出し難くなる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のうちの何れか一項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータである。
この発明によれば、有効な磁束量を多くすることが可能なロータを備えたモータを提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、有効磁束の増加を図ることが可能なロータ及びモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態のモータの概略断面図。
【図２】一実施形態のロータの概略斜視図。
【図３】（ａ）（ｂ）はロータコア，補助磁石、極間磁石の説明図。
【図４】一実施形態のロータの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、モータ１のモータケース２は、有底筒状に形成されたハウジング３と、該筒状ハウジング３のフロント側（図１中、左側）の開口部を閉塞するエンドプレート４とを有している。また、ハウジング３のリア側（図１中、右側）の端部には、回路基板等の電源回路を収容したボックス５が取着されている。ハウジング３の内周面にはステータ６が固定されている。ステータ６は、径方向内側に延びる複数のティースを有する電機子コア７と、電機子コア７のティースに巻装されたセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線８とを有する。ロータ１１は回転軸１２を有し、ステータ６の内側に配置されている。回転軸１２は非磁性金属であって、ハウジング３の底部３ａとフロントエンドプレート４にそれぞれ配設された軸受１３，１４により回転可能に支持されている。
【００１７】
図２に示すように、ロータ１１は、回転軸１２に沿って配設された第１〜第４ロータコア２１〜２４を有している。
図３（ａ）に示すように、第１ロータコア２１は、回転軸１２に固着された第１コアベース２１ａを有している。この第１コアベース２１ａは、円盤状に形成されている。第１コアベース２１ａの外周部には、径方向外側に突出する複数（本実施の形態では５つ）の第１爪状磁極２１ｂが形成されている。周方向における各第１爪状磁極２１ｂの間隔は、第１コアベース２１ａの周方向に沿って互いに等しい。
【００１８】
図２に示すように、第１爪状磁極２１ｂは、径方向視長方形状に形成されている。図３（ａ）に示すように、この第１爪状磁極２１ｂは、軸方向視略円弧状に形成されている。また、周方向における各第１爪状磁極２１ｂの幅（外周側の弧の長さ）Ｌ３は、周方向に隣り合う２つの第１爪状磁極２１ｂの間隔Ｌ４より小さく設定されている。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１と同様に、回転軸１２に固着された第２コアベース２２ａを有している。この第２コアベース２２ａは、第１コアベース２１ａと同様に、円盤状に形成されている。第２コアベース２２ａの外周部には、径方向外側に突出する複数（本実施の形態では５つ）の第２爪状磁極２２ｂが形成されている。周方向における各第２爪状磁極２２ｂの間隔は、第２コアベース２２ａの周方向に沿って互いに等しい。
【００２０】
図２に示すように、第２爪状磁極２２ｂは、第１爪状磁極２１ｂと同様に、径方向視長方形状に形成されている。図３（ｂ）に示すように、この第２爪状磁極２２ｂは、軸方向視略円弧状に形成されている。また、周方向における各第２爪状磁極２２ｂの幅（外周側の弧の長さ）Ｌ５は、周方向に隣り合う２つの第２爪状磁極２２ｂの間隔Ｌ６より小さく設定されている。
【００２１】
図４に示すように、第１ロータコア２１と第２ロータコア２２との間には、環状磁石２５が配置されている。環状磁石２５の外径φ１は、第１コアベース２１ａと第２コアベース２２ａの外径φ２と同じに設定されている。第１ロータコア２１及び第２ロータコア２２は、それぞれの第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂが周方向に沿って交互に配置されるように回転軸１２に固定される。そして、第１ロータコア２１の第１コアベース２１ａと、第２ロータコア２２の第２コアベース２２ａは、回転軸１２の軸方向において、環状磁石２５を挟持する。
【００２２】
環状磁石２５は、表裏方向（回転軸１２の軸方向）に沿って着磁された平板状の永久磁石である。そして、環状磁石２５の第１の主面（例えば、Ｎ極の面）は第１コアベース２１ａと密着する。環状磁石２５の第２の主面（例えばＳ極の面）は第２コアベース２２ａと密着する。従って、環状磁石２５は、第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂを第１の磁極（Ｎ極）として機能させ、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂを第２の磁極（Ｓ極）として機能させる。
【００２３】
第１爪状磁極２１ｂは、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側の面から、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側の面まで延びている。第２爪状磁極２２ｂは、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側の面から、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側の面まで延びている。
【００２４】
各第１爪状磁極２１ｂの背面（径方向内側の面）と第２コアベース２２ａの外周面との間には、第１背面補助磁石２６が配置されている。第１背面補助磁石２６は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第１背面補助磁石２６の周方向側面は、対応する第１爪状磁極２１ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第１背面補助磁石２６は、第１爪状磁極２１ｂの背面に当接する側が第１爪状磁極２１ｂと同じ第１の磁極（例えばＮ極）、第２コアベース２２ａに当接する側が同第２コアベース２２ａと同じ第２の磁極（例えばＳ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００２５】
各第２爪状磁極２２ｂの背面（径方向内側の面）と第１コアベース２１ａの外周面との間には、第２背面補助磁石２７が配置されている。第２背面補助磁石２７は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第２背面補助磁石２７の周方向側面は、対応する第２爪状磁極２２ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第２背面補助磁石２７は、第２爪状磁極２２ｂの背面に当接する側が第２爪状磁極２２ｂと同じ第２の磁極（例えばＳ極）、第１コアベース２１ａに当接する側が同第１コアベース２１ａと同じ第１の磁極（例えばＮ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００２６】
第１背面補助磁石２６は、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側の面から、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側面まで延びている。第２背面補助磁石２７は、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側の面から、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側面まで延びている。
【００２７】
図４に示すように、回転軸１２の軸方向両端に配置された第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は互いに同じ形状に形成されている。第１ロータコア２１と第４ロータコア２４の間に配置された第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は互いに同じ形状に形成されている。
【００２８】
第３ロータコア２３と第４ロータコア２４との間には、環状磁石２８が配置されている。環状磁石２８は、上記の環状磁石２５と同じ形状に形成されるとともに磁化されている。
【００２９】
そして、環状磁石２８の第４の主面（例えば、Ｎ極の面）は第４コアベース２４ａと密着する。環状磁石２８の第３の主面（例えばＳ極の面）は第３コアベース２３ａと密着する。従って、環状磁石２８は、第４ロータコア２４の爪状磁極２４ｂを第４の磁極（Ｎ極）として機能させ、第３ロータコア２３の爪状磁極２３ｂを第３の磁極（Ｓ極）として機能させる。
【００３０】
各第３爪状磁極２３ｂの背面（径方向内側の面）と第４コアベース２４ａの外周面との間には、第３背面補助磁石２９が配置されている。第３背面補助磁石２９は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第３背面補助磁石２９の周方向側面は、対応する第３爪状磁極２３ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第３背面補助磁石２９は、第３爪状磁極２３ｂの背面に当接する側が第３爪状磁極２３ｂと同じ第３の磁極（例えばＳ極）、第４コアベース２４ａに当接する側が同第４コアベース２４ａと同じ第４の磁極（例えばＮ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００３１】
各第４爪状磁極２４ｂの背面（径方向内側の面）と第３コアベース２３ａの外周面との間には、第４背面補助磁石３０が配置されている。第４背面補助磁石３０は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第４背面補助磁石３０の周方向側面は、対応する第４爪状磁極２４ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第４背面補助磁石３０は、第４爪状磁極２４ｂの背面に当接する側が第４爪状磁極２４ｂと同じ第４の磁極（例えばＮ極）、第３コアベース２３ａに当接する側が同第３コアベース２３ａと同じ第３の磁極（例えばＳ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００３２】
図２に示すように、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は、それぞれの爪状磁極２１ｂ，２４ｂが回転軸１２の軸方向に沿って配列されるように、回転軸１２に取着されている。また、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は、それぞれの爪状磁極２１ｂ，２４ｂが互いに逆方向に向って延びるように配置されている。従って、第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂ先端と、第４ロータコア２４の爪状磁極２４ｂ先端は、互いに当接している。
【００３３】
同様に、第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は、それぞれの爪状磁極２２ｂ，２３ｂが回転軸１２の軸方向に沿って配列されるように、回転軸１２に取着されている。そして、第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は、それぞれの爪状磁極２２ｂ，２３ｂが互いに逆方向に向って延びるように配置されている。従って、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂ基端と、第３ロータコア２３の爪状磁極２３ｂ基端は、互いに当接している。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂとの間には、極間磁石３１が配置されている。各極間磁石３１は、回転軸１２の軸方向から見た形状が矩形状に形成されている。本実施形態の極間磁石３１は、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂの周方向端面に沿ってロータ１１の内部に向って延びる矩形状、更に詳しくは、内部に向って周方向の幅が徐々に狭くなる台形状に形成されている。図２に示すように、各極間磁石３１は、回転軸１２の軸方向に沿って延びるように形成されている。各極間磁石３１の長さは、回転軸１２の軸方向において露出する２つの端面、即ち第１ロータコア２１の軸方向外側端面から、第４ロータコア２４の軸方向外側端面までの距離と等しい。
【００３５】
そして、図３（ａ）に示すように、各極間磁石３１は、ロータ１１の径方向に対して角度を持つように配置されている。即ち、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極は、爪状磁極間にそれぞれ配置される極間磁石３１が、各ロータコア２１〜２４の径方向に対して角度を持つようにされている。例えば、図３（ａ）に示すように、第１爪状磁極２１ｂは、周方向両側に隣接する２つの極間磁石３１の中心を通る線分（一点鎖線にて示す）の交点Ｏ１が、ロータ１１の回転中心、即ち回転軸１２の中心よりも径方向外側であって、第１爪状磁極２１ｂに近づく位置となるように形成されている。なお、この交点Ｏ１は、周方向における爪状磁極２１ｂの中心と回転軸１２の中心を結ぶ中心線上に設定されている。つまり、周方向において爪状磁極２１ｂと隣接する２つの極間磁石３１は、爪状磁極２１ｂの中心線に対して対称となるように、爪状磁極２１ｂの周方向両側面の角度が設定されている。
【００３６】
また、図３（ｂ）に示すように、第２爪状磁極２２ｂは、周方向両側に隣接する２つの極間磁石３１の中心を通る線分（一点鎖線にて示す）の交点Ｏ２が、ロータ１１の回転中心、即ち回転軸１２の中心よりも径方向外側であって、第２爪状磁極２２ｂから遠ざかる位置となるように形成されている。なお、この交点Ｏ２は、周方向における爪状磁極２２ｂの中心と回転軸１２の中心を結ぶ中心線上に設定されている。つまり、周方向において爪状磁極２２ｂと隣接する２つの極間磁石３１は、爪状磁極２２ｂの中心線に対して対称となるように、爪状磁極２２ｂの周方向両側面の角度が設定されている。
【００３７】
従って、第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅（図３（ａ）参照）は、第２爪状磁極２２ｂ基端部の周方向の幅（図３（ｂ）参照）よりも狭くなっている。具体的には、第１爪状磁極と第２爪状磁極を互いに同じ形状としたときの基端部の幅を基準幅Ｌ０とする。第１爪状磁極２１ｂ基端部の幅Ｌ１は、基準幅Ｌ０よりもΔＬだけ狭い。一方、第２爪状磁極２２ｂ基端部の幅Ｌ２は、基準幅Ｌ０よりもΔＬだけ広い。
【００３８】
各極間磁石３１は、周方向に爪状磁極と隣接する面が、隣接する爪状磁極と同じ極性となるように磁化されている。例えば、各極間磁石３１は、回転軸１２の軸中心と直交する平面を通り、その平面上のそれぞれの中心と直交する方向に沿って磁化されている。そして、極間磁石３１のＮ極は、第１爪状磁極２１ｂに接触し、極間磁石３１のＳ極は、第２爪状磁極２２ｂに接触している。
【００３９】
次に、上記のモータ１の作用を説明する。
モータ１は、回路収容ボックス５内の電源回路を介してセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線８に駆動電流が供給されると、ステータ６でロータ１１を回転させるための磁界が発生され、ロータ１１が回転駆動される。
【００４０】
ロータ１１において、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間に配置された極間磁石３１は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、各極間磁石３１は、第１爪状磁極２１ｂから第２爪状磁極２２ｂに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４１】
第１爪状磁極２１ｂの内側面と第２コアベース２２ａとの間に配置された第１背面補助磁石２６は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、第１背面補助磁石２６は、第１爪状磁極２１ｂから第２コアベース２２ａに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第１爪状磁極２１ｂと第２コアベース２２ａの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４２】
同様に、第２爪状磁極２２ｂの内側面と第１コアベース２１ａとの間に配置された第２背面補助磁石２７は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、第２背面補助磁石２７は、第２爪状磁極２２ｂから第１コアベース２１ａに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第２爪状磁極２２ｂと第１コアベース２１ａの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４３】
また、磁化された極間磁石３１のＮ極は、同じ極性の第１爪状磁極２１ｂと接し，Ｓ極は第２爪状磁極２２ｂと接する。同様に、磁化された第１背面補助磁石２６のＮ極は、同じ極性の第１爪状磁極２１ｂと接し、Ｓ極は同じ極性の第２コアベース２２ａと接する。従って、第１爪状磁極２１ｂとステータ６との間に発生する磁束は、環状磁石２５による磁束と、第１背面補助磁石２６による磁束と、極間磁石３１による磁束を含む。このように、ロータ１１からステータ６に向う磁束の量が、環状磁石２５のみの磁束の量よりも増加する。
【００４４】
第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を同一形状としたときの基準幅Ｌ０よりもΔＬ狭く設定され、第２爪状磁極２２ｂ基端部の周方向の幅Ｌ２は基準幅Ｌ０よりもΔＬ広く設定されている。従って、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間に配置された各極間磁石３１の中心線の交点Ｏ１，Ｏ２は、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂの中心線の交点、即ちロータ１１の回転中心Ｏからずれている。従って、ロータ１１を回転したとき、各極間磁石３１は、遠心力により、第１爪状磁極２１ｂの周方向側面に押し付けられる。このため、ロータ１１から各極間磁石３１の抜け出しが防止される。
【００４５】
第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を同一形状としたときの基準幅Ｌ０よりも狭く設定されている。従って、基端部の幅を基準幅で形成したロータコアと比べ、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４の体積が小さくなる。即ち使用材料（例えば鉄材）の量が少なくなる。また、体積が小さいため、ロータ１１が軽くなる。
【００４６】
図４に示すように、第１〜第４ロータコア２１〜２４は回転軸１２の軸方向（図４において上下方向）に沿って配列されている。第１ロータコア２１と第２ロータコア２２の間には環状磁石２５が配置され、第３ロータコア２３と第４ロータコア２４の間には環状磁石２８が配置されている。
【００４７】
図４に示すように、同じ極性（本実施形態ではＮ極）として機能する爪状磁極２１ｂ，２４ｂをそれぞれ有するロータコア２１，２４のコアベース２１ａ，２４ａは、軸方向両側において露出している。従って、これらのコアベース２１ａ，２４ａから爪状磁極２１ｂ，２４ｂに向わない磁束（漏れ磁束）が生じる。一方、Ｓ極として機能する爪状磁極２２ｂ，２３ｂをそれぞれ有するロータコア２２，２３のコアベース２２ａ，２３ａは、互いに隣接するとともに、軸方向外側に環状磁石２５，２８が隣接するため、露出していない。従って、これらのコアベース２２ａ，２３ａにおける漏れ磁束は生じない。これにより、コアベース２１ａ，２４ａから爪状磁極２１ｂ，２４ｂに向う磁束量と、爪状磁極２２ｂ，２３ｂからコアベース２２ａ，２３ａに向う磁束量との間に差が生じる。
【００４８】
［各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を互いに同じ形状に形成した場合］
各ロータコア２１〜２４の爪状磁極が互いに同じ形状であるため、内側に配置されたロータコア２２，２３の爪状磁極基端部を通過可能な磁束量により、環状磁石２５，２８の磁力が設定される。環状磁石２５，２８の発する磁束量を多くしても、ロータコア２２，２３の爪状磁極基端部において磁気飽和となり、回転に有効な磁束とならないからである。このとき、軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４において漏れ磁束が生じるため、これらのロータコア２１，２４の爪状磁極基端部では磁気飽和しない。
【００４９】
［本実施形態の爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの場合］
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の幅Ｌ１は、基準幅（各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を互いに同じ形状としたときの基端部の幅）Ｌ０よりも狭く、爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅Ｌ２は、基準幅Ｌ０よりも広い。従って、基準幅の爪状磁極を備えたロータコアに用いられる環状磁石を用いた場合、爪状磁極２２ｂ，２３ｂにおいて磁気飽和が生じない。つまり、環状磁石の磁力を多くすることができる。なお、この環状磁石を用いた場合、本実施形態の爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部においても、磁気飽和が生じないように、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の幅が設定される。例えば、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂ基端部の幅と、環状磁石２５，２８の磁力は、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおいて磁気飽和が生じるように設定される。このように磁力を多くした環状磁石２５，２８を用いたロータ１１は、各爪状磁極を同じ形状としたロータと比べ、爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおける磁束量が増加する。つまり、ロータ１１の回転に有効な磁束量が増加する。
【００５０】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）ロータ１１の第１〜第４ロータコア２１〜２４は、回転軸１２の軸方向に沿って配設されている。対となる第１及び第２ロータコア２１，２２のコアベース２１ａ，２２ａ間には、環状磁石２５が配設され、この環状磁石２５はコアベース２１ａ，２２ａにより挟持されている。同様に、対となる第３及び第４ロータコア２３，２４のコアベース２３ａ，２４ａ間には、環状磁石２８が配設され、この環状磁石２８はコアベース２３ａ，２４ａにより挟持されている。
【００５１】
第１，第２ロータコア２１，２２の爪状磁極２１ｂ，２２ｂは、コアベース２１ａ，２２ａの外周部から径方向外側に突出形成され、周方向に沿って交互に配置されている。各爪状磁極２１ｂ，２２ｂは、軸方向に沿って互いに逆方向に向って延びるように形成されている。同様に、第３，第４ロータコア２３，２４の爪状磁極２３ｂ，２４ｂは、コアベース２３ａ，２４ａの外周部から径方向外側に突出形成され、周方向に沿って交互に配置されている。各爪状磁極２３ｂ，２４ｂは、軸方向に沿って互いに逆方向に向って延びるように形成されている。
【００５２】
軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４の爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅Ｌ２よりも狭く形成されている。従って、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅が広くなる。
【００５３】
軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４において漏れ磁束が生じる。従って、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合、環状磁石の磁束の一部が漏れ磁束となる。そして、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅を、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、広くすることができる。従って、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、環状磁石の磁力を多くする、つまり強力な永久磁石を用いることができる。その結果、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおける磁束量が多くなる、つまり有効な磁束量を多くすることが可能となり、ひいては高出力化を図ることができる。
【００５４】
（２）第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂと第２ロータコア２２のコアベース２２ａとの間に背面補助磁石２６が配置され、この背面補助磁石２６は爪状磁極２１ｂとコアベース２２ａそれぞれの磁極と同じ極性が対向するように磁化されている。また、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂと第１ロータコア２１のコアベース２１ａとの間に、同じ極性が対向するように磁化された背面補助磁石２７が配設されている。従って、背面補助磁石２６，２７の磁束は、爪状磁極２１ｂ，２２ｂとステータ６との間の磁束に含まれる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。また、背面補助磁石２６，２７によって、コアベース２１ａ，２２ａと爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間における直接的な磁束の発生を抑制することができる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。
【００５５】
（３）周方向に隣合う爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間に極間磁石３１が配置されている。各極間磁石３１は、周方向に隣合う爪状磁極２１ｂ，２２ｂと同極性が対向するように磁化されている。従って、極間磁石３１の磁束は、爪状磁極２１ｂ，２２ｂとステータ６との間の磁束に含まれる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。また、極間磁石３１によって、爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間における直接的な磁束の発生を抑制することができる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。
【００５６】
（４）極間磁石３１は、第１ロータコア２１の端面から第４ロータコア２４の端面まで延びるように形成されている。従って、各ロータコア２１〜２４に対応する極間磁石を容易する場合と比べ、ロータ１１を構成する部品の点数を少なくすることができる。
【００５７】
（５）爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間（爪状磁極２３ｂ，２４ｂの間）に配置された極間磁石３１は、その中心線が回転軸１２の軸中心を通る直線に対して角度を成すように、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂが形成されている。従って、ロータ１１を回転したとき、各極間磁石３１は、遠心力により、第１爪状磁極２１ｂの周方向側面に押し付けられる。このため、ロータ１１から各極間磁石３１の抜け出しを防止することができる。
【００５８】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの中心線に対して極間磁石３１を対称に配置したが、非対称としてもよい。つまり、図３（ａ），図３（ｂ）に示す交点Ｏ１，Ｏ２を、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの径方向外側辺の中心と回転軸１２の軸中心を通る直線上からずらすように、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを形成する。例えば、ロータ１１の回転方向や回転数に応じて、極間磁石３１の傾きを変更する。このようにしても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
・上記形態では、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端の周方向の幅Ｌ１を、爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端の周方向の幅Ｌ２よりも狭くした。これに対し、コアベースと爪状磁極との間で通過する磁束量を設定可能であればよく、爪状磁極において、コアベースから周方向外側に向って延びる部分の断面積（周方向に沿った断面の面積）を設定するようにしてもよい。例えば、軸方向両端のロータコア２１，２４の爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端において、コアベース２１ａ，２４ａから周方向外側に向って延びる部分の軸方向の幅を、他のロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ、２３ｂ基端の幅よりも狭くするようにしてもよい。また、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端の周方向の幅及び軸方向の幅を、爪状磁極２２ｂ、２３ｂ基端の周方向の幅及び軸方向の幅よりも狭くしてもよい。
【００６０】
・上記形態において、極間磁石３１を適宜省略してもよい。
・上記形態において、背面補助磁石２６，２７，２９，３０を適宜省略してもよい。
・上記形態では、界磁磁石として環状磁石２５，２８を用いたが、平板状の永久磁石を周方向に沿って複数配列して各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを界磁するようにしてもよい。また、一対のコアベース間に１つの円盤状の永久磁石を介在させて各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを界磁するようにしてもよい。
【００６１】
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂ間（２３ｂ，２４ｂ間）に極間磁石３１を配置したが、配置位置に応じて極間磁石の形状を異なるようにしてもよい。
・上記形態では、各極間磁石３１を、第１ロータコア２１の端面から第４ロータコア２４の端面まで延びるように形成したが、軸方向に沿って複数の極間磁石を配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１１…ロータ、１２…回転軸、２１〜２４…ロータコア、２１ａ〜２４ａ…コアベース、２１ｂ〜２４ｂ…爪状磁極、２５，２８…環状磁石（界磁磁石）、２６，２７，２９，３０…背面補助磁石（補助磁石）、３１…極間磁石。
【技術分野】
【０００１】
本発明はロータ及びモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、周方向に複数のフランジ部をそれぞれ有して組み合わされる複数対（例えば２対）の磁極板と、各対の磁極板により挟持され隣合うフランジ部を互いに異なる磁極とする永久磁石を備えた、いわゆる永久磁石界磁のランデル型構造のロータがある（例えば、特許文献１参照）。また、このロータにおいて、各対の磁極板は、同じ極性の円盤部が接するように配置されている。例えば、Ｎ極となる２つの円盤部は軸方向両端に配置され、Ｓ極となる２つの円盤部は軸方向において隣接して配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−４３７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように構成されるロータを備えたモータにおいて、性能の向上（例えば、高出力化）が要求されている。そのため、ロータにおいて、有効磁束の増加が求められている。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、 有効磁束の増加を図ることができるロータ及びモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、回転軸に沿って配列された複数対のロータコアと、各対のロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、を備え、各対のロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、前記複数対のロータコアは、同磁極のロータコアが隣接するように配置され、軸方向両端のロータコアが有する爪状磁極基端の周方向に沿った断面の面積は、他のロータコアが有する爪状磁極基端の周方向に沿った断面の面積よりも狭く形成されたものである。
【０００７】
軸方向両端に配置されたロータコアにおいて漏れ磁束が生じる。従って、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合、環状磁石の磁束の一部が漏れ磁束となる。そして、ロータコアの爪状磁極基端部の断面積を、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、広くすることができる。従って、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、環状磁石の磁力を多くする、つまり強力な永久磁石を用いることが可能となる。そのため、各爪状磁極における磁束量が多くなる、つまり有効な磁束量を多くすることが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロータにおいて、前記対となるロータコアの一方の爪状磁極と、前記対となるロータコアの他方のコアベースとの間に配置され、前記爪状磁極及び前記コアベースのそれぞれと同極性が対向するように磁化された補助磁石を有する。
この発明によれば、補助磁石により、爪状磁極からコアベースへの直接的な磁束の発生が抑制され、有効な磁束量を多くすることが可能となる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のロータにおいて、周方向に隣合う爪状磁極の間に配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備えたものである。
この発明によれば、極間磁石により、隣合う爪状磁極間での直接的な磁束の発生が抑制され、有効な磁束量を多くすることが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のロータにおいて、前記極間磁石は、前記軸方向一端のロータコアの端面から前記軸方向他端のロータコアの端面まで延びるように形成されたものである。
この発明によれば、極間磁石の個数を、各ロータコアそれぞれに対応する極間磁石を用意する場合と比べ、部品点数を少なくすることが可能となる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、回転軸に沿って配列された複数対のロータコアと、各対のロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、を備え、各対のロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、前記複数対のロータコアは、同磁極のロータコアが隣接するように配置され、更に、周方向に隣合う爪状磁極の間にそれぞれ配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備え、前記爪状磁極は、各爪状磁極の周方向両側に配置された２つの極間磁石の中心線が、前記回転軸の軸中心を通る線分に対して角度を持つように形成されたものである。
【００１２】
この発明によれば、ロータを回転したとき、各極間磁石は、遠心力により、爪状磁極の周方向側面に押し付けられる。このため、ロータから各極間磁石は、ロータから抜け出し難くなる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のうちの何れか一項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータである。
この発明によれば、有効な磁束量を多くすることが可能なロータを備えたモータを提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、有効磁束の増加を図ることが可能なロータ及びモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態のモータの概略断面図。
【図２】一実施形態のロータの概略斜視図。
【図３】（ａ）（ｂ）はロータコア，補助磁石、極間磁石の説明図。
【図４】一実施形態のロータの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、モータ１のモータケース２は、有底筒状に形成されたハウジング３と、該筒状ハウジング３のフロント側（図１中、左側）の開口部を閉塞するエンドプレート４とを有している。また、ハウジング３のリア側（図１中、右側）の端部には、回路基板等の電源回路を収容したボックス５が取着されている。ハウジング３の内周面にはステータ６が固定されている。ステータ６は、径方向内側に延びる複数のティースを有する電機子コア７と、電機子コア７のティースに巻装されたセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線８とを有する。ロータ１１は回転軸１２を有し、ステータ６の内側に配置されている。回転軸１２は非磁性金属であって、ハウジング３の底部３ａとフロントエンドプレート４にそれぞれ配設された軸受１３，１４により回転可能に支持されている。
【００１７】
図２に示すように、ロータ１１は、回転軸１２に沿って配設された第１〜第４ロータコア２１〜２４を有している。
図３（ａ）に示すように、第１ロータコア２１は、回転軸１２に固着された第１コアベース２１ａを有している。この第１コアベース２１ａは、円盤状に形成されている。第１コアベース２１ａの外周部には、径方向外側に突出する複数（本実施の形態では５つ）の第１爪状磁極２１ｂが形成されている。周方向における各第１爪状磁極２１ｂの間隔は、第１コアベース２１ａの周方向に沿って互いに等しい。
【００１８】
図２に示すように、第１爪状磁極２１ｂは、径方向視長方形状に形成されている。図３（ａ）に示すように、この第１爪状磁極２１ｂは、軸方向視略円弧状に形成されている。また、周方向における各第１爪状磁極２１ｂの幅（外周側の弧の長さ）Ｌ３は、周方向に隣り合う２つの第１爪状磁極２１ｂの間隔Ｌ４より小さく設定されている。
【００１９】
図３（ｂ）に示すように、第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１と同様に、回転軸１２に固着された第２コアベース２２ａを有している。この第２コアベース２２ａは、第１コアベース２１ａと同様に、円盤状に形成されている。第２コアベース２２ａの外周部には、径方向外側に突出する複数（本実施の形態では５つ）の第２爪状磁極２２ｂが形成されている。周方向における各第２爪状磁極２２ｂの間隔は、第２コアベース２２ａの周方向に沿って互いに等しい。
【００２０】
図２に示すように、第２爪状磁極２２ｂは、第１爪状磁極２１ｂと同様に、径方向視長方形状に形成されている。図３（ｂ）に示すように、この第２爪状磁極２２ｂは、軸方向視略円弧状に形成されている。また、周方向における各第２爪状磁極２２ｂの幅（外周側の弧の長さ）Ｌ５は、周方向に隣り合う２つの第２爪状磁極２２ｂの間隔Ｌ６より小さく設定されている。
【００２１】
図４に示すように、第１ロータコア２１と第２ロータコア２２との間には、環状磁石２５が配置されている。環状磁石２５の外径φ１は、第１コアベース２１ａと第２コアベース２２ａの外径φ２と同じに設定されている。第１ロータコア２１及び第２ロータコア２２は、それぞれの第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂが周方向に沿って交互に配置されるように回転軸１２に固定される。そして、第１ロータコア２１の第１コアベース２１ａと、第２ロータコア２２の第２コアベース２２ａは、回転軸１２の軸方向において、環状磁石２５を挟持する。
【００２２】
環状磁石２５は、表裏方向（回転軸１２の軸方向）に沿って着磁された平板状の永久磁石である。そして、環状磁石２５の第１の主面（例えば、Ｎ極の面）は第１コアベース２１ａと密着する。環状磁石２５の第２の主面（例えばＳ極の面）は第２コアベース２２ａと密着する。従って、環状磁石２５は、第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂを第１の磁極（Ｎ極）として機能させ、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂを第２の磁極（Ｓ極）として機能させる。
【００２３】
第１爪状磁極２１ｂは、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側の面から、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側の面まで延びている。第２爪状磁極２２ｂは、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側の面から、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側の面まで延びている。
【００２４】
各第１爪状磁極２１ｂの背面（径方向内側の面）と第２コアベース２２ａの外周面との間には、第１背面補助磁石２６が配置されている。第１背面補助磁石２６は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第１背面補助磁石２６の周方向側面は、対応する第１爪状磁極２１ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第１背面補助磁石２６は、第１爪状磁極２１ｂの背面に当接する側が第１爪状磁極２１ｂと同じ第１の磁極（例えばＮ極）、第２コアベース２２ａに当接する側が同第２コアベース２２ａと同じ第２の磁極（例えばＳ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００２５】
各第２爪状磁極２２ｂの背面（径方向内側の面）と第１コアベース２１ａの外周面との間には、第２背面補助磁石２７が配置されている。第２背面補助磁石２７は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第２背面補助磁石２７の周方向側面は、対応する第２爪状磁極２２ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第２背面補助磁石２７は、第２爪状磁極２２ｂの背面に当接する側が第２爪状磁極２２ｂと同じ第２の磁極（例えばＳ極）、第１コアベース２１ａに当接する側が同第１コアベース２１ａと同じ第１の磁極（例えばＮ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００２６】
第１背面補助磁石２６は、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側の面から、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側と反対側面まで延びている。第２背面補助磁石２７は、第２コアベース２２ａにおいて第１コアベース２１ａ側の面から、第１コアベース２１ａにおいて第２コアベース２２ａ側と反対側面まで延びている。
【００２７】
図４に示すように、回転軸１２の軸方向両端に配置された第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は互いに同じ形状に形成されている。第１ロータコア２１と第４ロータコア２４の間に配置された第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は互いに同じ形状に形成されている。
【００２８】
第３ロータコア２３と第４ロータコア２４との間には、環状磁石２８が配置されている。環状磁石２８は、上記の環状磁石２５と同じ形状に形成されるとともに磁化されている。
【００２９】
そして、環状磁石２８の第４の主面（例えば、Ｎ極の面）は第４コアベース２４ａと密着する。環状磁石２８の第３の主面（例えばＳ極の面）は第３コアベース２３ａと密着する。従って、環状磁石２８は、第４ロータコア２４の爪状磁極２４ｂを第４の磁極（Ｎ極）として機能させ、第３ロータコア２３の爪状磁極２３ｂを第３の磁極（Ｓ極）として機能させる。
【００３０】
各第３爪状磁極２３ｂの背面（径方向内側の面）と第４コアベース２４ａの外周面との間には、第３背面補助磁石２９が配置されている。第３背面補助磁石２９は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第３背面補助磁石２９の周方向側面は、対応する第３爪状磁極２３ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第３背面補助磁石２９は、第３爪状磁極２３ｂの背面に当接する側が第３爪状磁極２３ｂと同じ第３の磁極（例えばＳ極）、第４コアベース２４ａに当接する側が同第４コアベース２４ａと同じ第４の磁極（例えばＮ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００３１】
各第４爪状磁極２４ｂの背面（径方向内側の面）と第３コアベース２３ａの外周面との間には、第４背面補助磁石３０が配置されている。第４背面補助磁石３０は、回転軸１２の軸方向視円弧状に形成されている。第４背面補助磁石３０の周方向側面は、対応する第４爪状磁極２４ｂの周方向側面と同一平面上となるように形成されている。第４背面補助磁石３０は、第４爪状磁極２４ｂの背面に当接する側が第４爪状磁極２４ｂと同じ第４の磁極（例えばＮ極）、第３コアベース２３ａに当接する側が同第３コアベース２３ａと同じ第３の磁極（例えばＳ極）となるように径方向に沿って磁化されている。
【００３２】
図２に示すように、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は、それぞれの爪状磁極２１ｂ，２４ｂが回転軸１２の軸方向に沿って配列されるように、回転軸１２に取着されている。また、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４は、それぞれの爪状磁極２１ｂ，２４ｂが互いに逆方向に向って延びるように配置されている。従って、第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂ先端と、第４ロータコア２４の爪状磁極２４ｂ先端は、互いに当接している。
【００３３】
同様に、第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は、それぞれの爪状磁極２２ｂ，２３ｂが回転軸１２の軸方向に沿って配列されるように、回転軸１２に取着されている。そして、第２ロータコア２２と第３ロータコア２３は、それぞれの爪状磁極２２ｂ，２３ｂが互いに逆方向に向って延びるように配置されている。従って、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂ基端と、第３ロータコア２３の爪状磁極２３ｂ基端は、互いに当接している。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂとの間には、極間磁石３１が配置されている。各極間磁石３１は、回転軸１２の軸方向から見た形状が矩形状に形成されている。本実施形態の極間磁石３１は、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂの周方向端面に沿ってロータ１１の内部に向って延びる矩形状、更に詳しくは、内部に向って周方向の幅が徐々に狭くなる台形状に形成されている。図２に示すように、各極間磁石３１は、回転軸１２の軸方向に沿って延びるように形成されている。各極間磁石３１の長さは、回転軸１２の軸方向において露出する２つの端面、即ち第１ロータコア２１の軸方向外側端面から、第４ロータコア２４の軸方向外側端面までの距離と等しい。
【００３５】
そして、図３（ａ）に示すように、各極間磁石３１は、ロータ１１の径方向に対して角度を持つように配置されている。即ち、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極は、爪状磁極間にそれぞれ配置される極間磁石３１が、各ロータコア２１〜２４の径方向に対して角度を持つようにされている。例えば、図３（ａ）に示すように、第１爪状磁極２１ｂは、周方向両側に隣接する２つの極間磁石３１の中心を通る線分（一点鎖線にて示す）の交点Ｏ１が、ロータ１１の回転中心、即ち回転軸１２の中心よりも径方向外側であって、第１爪状磁極２１ｂに近づく位置となるように形成されている。なお、この交点Ｏ１は、周方向における爪状磁極２１ｂの中心と回転軸１２の中心を結ぶ中心線上に設定されている。つまり、周方向において爪状磁極２１ｂと隣接する２つの極間磁石３１は、爪状磁極２１ｂの中心線に対して対称となるように、爪状磁極２１ｂの周方向両側面の角度が設定されている。
【００３６】
また、図３（ｂ）に示すように、第２爪状磁極２２ｂは、周方向両側に隣接する２つの極間磁石３１の中心を通る線分（一点鎖線にて示す）の交点Ｏ２が、ロータ１１の回転中心、即ち回転軸１２の中心よりも径方向外側であって、第２爪状磁極２２ｂから遠ざかる位置となるように形成されている。なお、この交点Ｏ２は、周方向における爪状磁極２２ｂの中心と回転軸１２の中心を結ぶ中心線上に設定されている。つまり、周方向において爪状磁極２２ｂと隣接する２つの極間磁石３１は、爪状磁極２２ｂの中心線に対して対称となるように、爪状磁極２２ｂの周方向両側面の角度が設定されている。
【００３７】
従って、第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅（図３（ａ）参照）は、第２爪状磁極２２ｂ基端部の周方向の幅（図３（ｂ）参照）よりも狭くなっている。具体的には、第１爪状磁極と第２爪状磁極を互いに同じ形状としたときの基端部の幅を基準幅Ｌ０とする。第１爪状磁極２１ｂ基端部の幅Ｌ１は、基準幅Ｌ０よりもΔＬだけ狭い。一方、第２爪状磁極２２ｂ基端部の幅Ｌ２は、基準幅Ｌ０よりもΔＬだけ広い。
【００３８】
各極間磁石３１は、周方向に爪状磁極と隣接する面が、隣接する爪状磁極と同じ極性となるように磁化されている。例えば、各極間磁石３１は、回転軸１２の軸中心と直交する平面を通り、その平面上のそれぞれの中心と直交する方向に沿って磁化されている。そして、極間磁石３１のＮ極は、第１爪状磁極２１ｂに接触し、極間磁石３１のＳ極は、第２爪状磁極２２ｂに接触している。
【００３９】
次に、上記のモータ１の作用を説明する。
モータ１は、回路収容ボックス５内の電源回路を介してセグメントコンダクタ（ＳＣ）巻線８に駆動電流が供給されると、ステータ６でロータ１１を回転させるための磁界が発生され、ロータ１１が回転駆動される。
【００４０】
ロータ１１において、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間に配置された極間磁石３１は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、各極間磁石３１は、第１爪状磁極２１ｂから第２爪状磁極２２ｂに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４１】
第１爪状磁極２１ｂの内側面と第２コアベース２２ａとの間に配置された第１背面補助磁石２６は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、第１背面補助磁石２６は、第１爪状磁極２１ｂから第２コアベース２２ａに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第１爪状磁極２１ｂと第２コアベース２２ａの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４２】
同様に、第２爪状磁極２２ｂの内側面と第１コアベース２１ａとの間に配置された第２背面補助磁石２７は、環状磁石２５により機能する爪状磁極の極性と同じ極性の面が接触する。従って、第２背面補助磁石２７は、第２爪状磁極２２ｂから第１コアベース２１ａに向う直接的な磁束の形成を阻害する。この結果、第２爪状磁極２２ｂと第１コアベース２１ａの間の直接的な漏洩磁束が減少する。
【００４３】
また、磁化された極間磁石３１のＮ極は、同じ極性の第１爪状磁極２１ｂと接し，Ｓ極は第２爪状磁極２２ｂと接する。同様に、磁化された第１背面補助磁石２６のＮ極は、同じ極性の第１爪状磁極２１ｂと接し、Ｓ極は同じ極性の第２コアベース２２ａと接する。従って、第１爪状磁極２１ｂとステータ６との間に発生する磁束は、環状磁石２５による磁束と、第１背面補助磁石２６による磁束と、極間磁石３１による磁束を含む。このように、ロータ１１からステータ６に向う磁束の量が、環状磁石２５のみの磁束の量よりも増加する。
【００４４】
第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を同一形状としたときの基準幅Ｌ０よりもΔＬ狭く設定され、第２爪状磁極２２ｂ基端部の周方向の幅Ｌ２は基準幅Ｌ０よりもΔＬ広く設定されている。従って、周方向に隣合う第１爪状磁極２１ｂと第２爪状磁極２２ｂの間に配置された各極間磁石３１の中心線の交点Ｏ１，Ｏ２は、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂの中心線の交点、即ちロータ１１の回転中心Ｏからずれている。従って、ロータ１１を回転したとき、各極間磁石３１は、遠心力により、第１爪状磁極２１ｂの周方向側面に押し付けられる。このため、ロータ１１から各極間磁石３１の抜け出しが防止される。
【００４５】
第１爪状磁極２１ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を同一形状としたときの基準幅Ｌ０よりも狭く設定されている。従って、基端部の幅を基準幅で形成したロータコアと比べ、第１ロータコア２１と第４ロータコア２４の体積が小さくなる。即ち使用材料（例えば鉄材）の量が少なくなる。また、体積が小さいため、ロータ１１が軽くなる。
【００４６】
図４に示すように、第１〜第４ロータコア２１〜２４は回転軸１２の軸方向（図４において上下方向）に沿って配列されている。第１ロータコア２１と第２ロータコア２２の間には環状磁石２５が配置され、第３ロータコア２３と第４ロータコア２４の間には環状磁石２８が配置されている。
【００４７】
図４に示すように、同じ極性（本実施形態ではＮ極）として機能する爪状磁極２１ｂ，２４ｂをそれぞれ有するロータコア２１，２４のコアベース２１ａ，２４ａは、軸方向両側において露出している。従って、これらのコアベース２１ａ，２４ａから爪状磁極２１ｂ，２４ｂに向わない磁束（漏れ磁束）が生じる。一方、Ｓ極として機能する爪状磁極２２ｂ，２３ｂをそれぞれ有するロータコア２２，２３のコアベース２２ａ，２３ａは、互いに隣接するとともに、軸方向外側に環状磁石２５，２８が隣接するため、露出していない。従って、これらのコアベース２２ａ，２３ａにおける漏れ磁束は生じない。これにより、コアベース２１ａ，２４ａから爪状磁極２１ｂ，２４ｂに向う磁束量と、爪状磁極２２ｂ，２３ｂからコアベース２２ａ，２３ａに向う磁束量との間に差が生じる。
【００４８】
［各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を互いに同じ形状に形成した場合］
各ロータコア２１〜２４の爪状磁極が互いに同じ形状であるため、内側に配置されたロータコア２２，２３の爪状磁極基端部を通過可能な磁束量により、環状磁石２５，２８の磁力が設定される。環状磁石２５，２８の発する磁束量を多くしても、ロータコア２２，２３の爪状磁極基端部において磁気飽和となり、回転に有効な磁束とならないからである。このとき、軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４において漏れ磁束が生じるため、これらのロータコア２１，２４の爪状磁極基端部では磁気飽和しない。
【００４９】
［本実施形態の爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの場合］
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の幅Ｌ１は、基準幅（各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を互いに同じ形状としたときの基端部の幅）Ｌ０よりも狭く、爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅Ｌ２は、基準幅Ｌ０よりも広い。従って、基準幅の爪状磁極を備えたロータコアに用いられる環状磁石を用いた場合、爪状磁極２２ｂ，２３ｂにおいて磁気飽和が生じない。つまり、環状磁石の磁力を多くすることができる。なお、この環状磁石を用いた場合、本実施形態の爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部においても、磁気飽和が生じないように、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の幅が設定される。例えば、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂ基端部の幅と、環状磁石２５，２８の磁力は、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおいて磁気飽和が生じるように設定される。このように磁力を多くした環状磁石２５，２８を用いたロータ１１は、各爪状磁極を同じ形状としたロータと比べ、爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおける磁束量が増加する。つまり、ロータ１１の回転に有効な磁束量が増加する。
【００５０】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）ロータ１１の第１〜第４ロータコア２１〜２４は、回転軸１２の軸方向に沿って配設されている。対となる第１及び第２ロータコア２１，２２のコアベース２１ａ，２２ａ間には、環状磁石２５が配設され、この環状磁石２５はコアベース２１ａ，２２ａにより挟持されている。同様に、対となる第３及び第４ロータコア２３，２４のコアベース２３ａ，２４ａ間には、環状磁石２８が配設され、この環状磁石２８はコアベース２３ａ，２４ａにより挟持されている。
【００５１】
第１，第２ロータコア２１，２２の爪状磁極２１ｂ，２２ｂは、コアベース２１ａ，２２ａの外周部から径方向外側に突出形成され、周方向に沿って交互に配置されている。各爪状磁極２１ｂ，２２ｂは、軸方向に沿って互いに逆方向に向って延びるように形成されている。同様に、第３，第４ロータコア２３，２４の爪状磁極２３ｂ，２４ｂは、コアベース２３ａ，２４ａの外周部から径方向外側に突出形成され、周方向に沿って交互に配置されている。各爪状磁極２３ｂ，２４ｂは、軸方向に沿って互いに逆方向に向って延びるように形成されている。
【００５２】
軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４の爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端部の周方向の幅Ｌ１は、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅Ｌ２よりも狭く形成されている。従って、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅が広くなる。
【００５３】
軸方向両端に配置されたロータコア２１，２４において漏れ磁束が生じる。従って、各ロータコアの爪状磁極を全て同じ形状とした場合、環状磁石の磁束の一部が漏れ磁束となる。そして、ロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端部の幅を、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、広くすることができる。従って、各ロータコア２１〜２４の爪状磁極を全て同じ形状とした場合と比べ、環状磁石の磁力を多くする、つまり強力な永久磁石を用いることができる。その結果、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂにおける磁束量が多くなる、つまり有効な磁束量を多くすることが可能となり、ひいては高出力化を図ることができる。
【００５４】
（２）第１ロータコア２１の爪状磁極２１ｂと第２ロータコア２２のコアベース２２ａとの間に背面補助磁石２６が配置され、この背面補助磁石２６は爪状磁極２１ｂとコアベース２２ａそれぞれの磁極と同じ極性が対向するように磁化されている。また、第２ロータコア２２の爪状磁極２２ｂと第１ロータコア２１のコアベース２１ａとの間に、同じ極性が対向するように磁化された背面補助磁石２７が配設されている。従って、背面補助磁石２６，２７の磁束は、爪状磁極２１ｂ，２２ｂとステータ６との間の磁束に含まれる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。また、背面補助磁石２６，２７によって、コアベース２１ａ，２２ａと爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間における直接的な磁束の発生を抑制することができる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。
【００５５】
（３）周方向に隣合う爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間に極間磁石３１が配置されている。各極間磁石３１は、周方向に隣合う爪状磁極２１ｂ，２２ｂと同極性が対向するように磁化されている。従って、極間磁石３１の磁束は、爪状磁極２１ｂ，２２ｂとステータ６との間の磁束に含まれる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。また、極間磁石３１によって、爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間における直接的な磁束の発生を抑制することができる。これにより、有効な磁束量を多くすることができる。
【００５６】
（４）極間磁石３１は、第１ロータコア２１の端面から第４ロータコア２４の端面まで延びるように形成されている。従って、各ロータコア２１〜２４に対応する極間磁石を容易する場合と比べ、ロータ１１を構成する部品の点数を少なくすることができる。
【００５７】
（５）爪状磁極２１ｂ，２２ｂの間（爪状磁極２３ｂ，２４ｂの間）に配置された極間磁石３１は、その中心線が回転軸１２の軸中心を通る直線に対して角度を成すように、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂが形成されている。従って、ロータ１１を回転したとき、各極間磁石３１は、遠心力により、第１爪状磁極２１ｂの周方向側面に押し付けられる。このため、ロータ１１から各極間磁石３１の抜け出しを防止することができる。
【００５８】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの中心線に対して極間磁石３１を対称に配置したが、非対称としてもよい。つまり、図３（ａ），図３（ｂ）に示す交点Ｏ１，Ｏ２を、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂの径方向外側辺の中心と回転軸１２の軸中心を通る直線上からずらすように、各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを形成する。例えば、ロータ１１の回転方向や回転数に応じて、極間磁石３１の傾きを変更する。このようにしても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００５９】
・上記形態では、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端の周方向の幅Ｌ１を、爪状磁極２２ｂ，２３ｂ基端の周方向の幅Ｌ２よりも狭くした。これに対し、コアベースと爪状磁極との間で通過する磁束量を設定可能であればよく、爪状磁極において、コアベースから周方向外側に向って延びる部分の断面積（周方向に沿った断面の面積）を設定するようにしてもよい。例えば、軸方向両端のロータコア２１，２４の爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端において、コアベース２１ａ，２４ａから周方向外側に向って延びる部分の軸方向の幅を、他のロータコア２２，２３の爪状磁極２２ｂ、２３ｂ基端の幅よりも狭くするようにしてもよい。また、爪状磁極２１ｂ，２４ｂ基端の周方向の幅及び軸方向の幅を、爪状磁極２２ｂ、２３ｂ基端の周方向の幅及び軸方向の幅よりも狭くしてもよい。
【００６０】
・上記形態において、極間磁石３１を適宜省略してもよい。
・上記形態において、背面補助磁石２６，２７，２９，３０を適宜省略してもよい。
・上記形態では、界磁磁石として環状磁石２５，２８を用いたが、平板状の永久磁石を周方向に沿って複数配列して各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを界磁するようにしてもよい。また、一対のコアベース間に１つの円盤状の永久磁石を介在させて各爪状磁極２１ｂ〜２４ｂを界磁するようにしてもよい。
【００６１】
・上記形態では、各爪状磁極２１ｂ，２２ｂ間（２３ｂ，２４ｂ間）に極間磁石３１を配置したが、配置位置に応じて極間磁石の形状を異なるようにしてもよい。
・上記形態では、各極間磁石３１を、第１ロータコア２１の端面から第４ロータコア２４の端面まで延びるように形成したが、軸方向に沿って複数の極間磁石を配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１１…ロータ、１２…回転軸、２１〜２４…ロータコア、２１ａ〜２４ａ…コアベース、２１ｂ〜２４ｂ…爪状磁極、２５，２８…環状磁石（界磁磁石）、２６，２７，２９，３０…背面補助磁石（補助磁石）、３１…極間磁石。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に沿って配列された複数対のロータコアと、
各対のロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、
を備え、
各対のロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、
前記複数対のロータコアは、同磁極のロータコアが隣接するように配置され、
軸方向両端のロータコアが有する爪状磁極基端の周方向に沿った断面の面積は、他のロータコアが有する爪状磁極基端の周方向に沿った断面の面積よりも狭く形成された、
ことを特徴とするロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記対となるロータコアの一方の爪状磁極と、前記対となるロータコアの他方のコアベースとの間に配置され、前記爪状磁極及び前記コアベースのそれぞれと同極性が対向するように磁化された補助磁石を有することを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータにおいて、
周方向に隣合う爪状磁極の間に配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備えたことを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項３に記載のロータにおいて、
前記極間磁石は、前記軸方向一端のロータコアの端面から前記軸方向他端のロータコアの端面まで延びるように形成されたことを特徴とするロータ。
【請求項５】
回転軸に沿って配列された複数対のロータコアと、
各対のロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、
を備え、
各対のロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、
前記複数対のロータコアは、同磁極のロータコアが隣接するように配置され、
更に、周方向に隣合う爪状磁極の間にそれぞれ配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備え、
前記爪状磁極は、各爪状磁極の周方向両側に配置された２つの極間磁石の中心線が、前記回転軸の軸中心を通る線分に対して角度を持つように形成された、ことを特徴とするロータ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの何れか一項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。
【請求項１】
回転軸に沿って配列された複数対のロータコアと、
各対のロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、
を備え、
各対のロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、
前記複数対のロータコアは、同磁極のロータコアが隣接するように配置され、
軸方向両端のロータコアが有する爪状磁極基端の周方向に沿った断面の面積は、他のロータコアが有する爪状磁極基端の周方向に沿った断面の面積よりも狭く形成された、
ことを特徴とするロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のロータにおいて、
前記対となるロータコアの一方の爪状磁極と、前記対となるロータコアの他方のコアベースとの間に配置され、前記爪状磁極及び前記コアベースのそれぞれと同極性が対向するように磁化された補助磁石を有することを特徴とするロータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータにおいて、
周方向に隣合う爪状磁極の間に配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備えたことを特徴とするロータ。
【請求項４】
請求項３に記載のロータにおいて、
前記極間磁石は、前記軸方向一端のロータコアの端面から前記軸方向他端のロータコアの端面まで延びるように形成されたことを特徴とするロータ。
【請求項５】
回転軸に沿って配列された複数対のロータコアと、
各対のロータコア間に配置され、軸方向に沿って磁化された界磁磁石と、
を備え、
各対のロータコアは、円盤状のコアベースの外周部から突出するとともに軸方向に沿って互いに逆方向に延出形成され、周方向に沿って交互に配置された複数の爪状磁極をそれぞれ有し、
前記複数対のロータコアは、同磁極のロータコアが隣接するように配置され、
更に、周方向に隣合う爪状磁極の間にそれぞれ配置され、前記周方向に隣合う爪状磁極と同極性が対向するように磁化された極間磁石を備え、
前記爪状磁極は、各爪状磁極の周方向両側に配置された２つの極間磁石の中心線が、前記回転軸の軸中心を通る線分に対して角度を持つように形成された、ことを特徴とするロータ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちの何れか一項に記載のロータを備えたことを特徴とするモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９９０９９（Ｐ２０１３−９９０９９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９５１０（Ｐ２０１１−２３９５１０）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
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