JP2008295288A - 埋込磁石型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁石を多く使用して高トルク化を図りながらも、部品点数を低減することができるとともに漏れ磁束を低減することができる埋込磁石型モータを提供する。
【解決手段】磁極数がＰ極となるロータコアにおける収容孔は、略径方向に直線状に延びる径方向収容孔８ａと、径方向外側に凸となる略Ｖ字形状のＶ字収容孔８ｂ（一対の磁石収容部８ｅ）とが、それぞれＰ／２個形成されてなるとともにそれらが周方向に交互に形成されてなる。径方向収容孔８ａ内の磁石９と、その周方向の一方に隣り合う磁石収容部８ｅ内の磁石１０とで１つの磁極が構成されるとともに、径方向収容孔８ａ内の磁石９と、その周方向の他方に隣り合う磁石収容部８ｅ内の磁石１０とで異なる１つの磁極が構成される。径方向収容孔８ａの径方向外側端部の径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａと、Ｖ字収容孔８ｂの径方向外側端部のＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとが同じに設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、埋込磁石型モータに関するものである。

従来、埋込磁石型モータは、ロータコアに軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数形成されその各収容孔にそれぞれ磁石が配設されたロータを備える。
そして、このような埋込磁石型モータとしては、１つの磁極を径方向内側に凸の略Ｖ字形状となるように配設された一対の磁石にて構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。このような埋込磁石型モータでは、単に周方向に沿って配設される曲線状や直線状の磁石とした場合に比べて、磁石を多く使用でき、高トルク化を図ることができる。
特開２００５−５１９８２号公報

しかしながら、上記したような埋込磁石型モータでは、直方体形状の磁石が１つの磁極につき２つ必要となり、磁極数がＰ極の場合、前記磁石は全体で２Ｐ個となるため、単に周方向に沿って配設される曲線状や直線状の磁石（１つの磁極につき１つ）とした場合に比べて、部品点数が増大するという問題がある。尚、このことは、部品管理コストや組み付けコストを増大させる原因となる。

又、上記したような埋込磁石型モータでは、磁石を収容するための各収容孔の径方向外側でそれぞれロータコアの外周面との間に形成される外側ブリッジ部が１つの磁極につき２つ形成されてしまうため、該外側ブリッジ部を通過してしまう漏れ磁束が多いという問題がある。尚、このことは、埋込磁石型モータにおける有効磁束を減少させ高トルク化を阻害してしまう原因となる。又、外側ブリッジ部の数に関わらず、収容孔における径方向の各端部（その周り）には磁気抵抗の低い磁路（外側ブリッジ部含む）が形成されるため、更なる漏れ磁束の低減が望まれる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、磁石を多く使用して高トルク化を図りながらも、部品点数を低減することができるとともに漏れ磁束を低減することができる埋込磁石型モータを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数形成されたロータコアを有し、磁極数がＰ極となるように前記収容孔内に磁石が配設されたロータを備えた埋込磁石型モータであって、前記収容孔は、略径方向に延びる径方向収容孔と、径方向外側に凸となる略Ｖ字形状のＶ字収容孔とが、それぞれＰ／２個形成されてなるとともにそれらが周方向に交互に形成されてなり、前記磁石は、前記径方向収容孔内に配設されるとともに、前記Ｖ字収容孔のＶ字を形成する各直線に対応した各磁石収容部内にそれぞれ配設され、前記径方向収容孔内に配設される前記磁石と、その周方向の一方に隣り合う前記磁石収容部内に配設される前記磁石とで１つの磁極が構成されるとともに、前記径方向収容孔内に配設される前記磁石と、その周方向の他方に隣り合う前記磁石収容部内に配設される前記磁石とで異なる１つの磁極が構成され、前記径方向収容孔の径方向外側端部には、前記磁石が配置されない径方向側空隙が形成され、前記Ｖ字収容孔の径方向外側端部には、前記磁石が配置されないＶ字側空隙が形成され、前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０を満たすように設定された。

同構成によれば、径方向収容孔内に配設される磁石は、周方向の一方に形成される磁極の一部を構成するとともに、周方向の他方に形成される磁極の一部をも構成する。即ち、径方向収容孔内に配設される磁石は、２つの磁極に対して共用のものとなる。よって、磁極数がＰ極の場合、前記磁石は全体で（３／２）Ｐ個となるため、従来（全体で２Ｐ個）に比べて磁石の数を低減することができる。又、同構成によれば、径方向収容孔が２つの磁極に対して共用のものとなるため、径方向収容孔の径方向外側とロータコアの外周面との間に形成される外側ブリッジ部においても２つの磁極に対して共用のものとなる。よって、ロータコアにおける外側ブリッジ部の数が低減され、該外側ブリッジ部を通過してしまう漏れ磁束を低減することができる。しかも、径方向収容孔の径方向外側端部の径方向側空隙の周方向幅角度θａと、Ｖ字収容孔の径方向外側端部のＶ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０を満たすため、コギングトルクが定格トルクに達することがなく（図６参照）、モータの起動性を確保することができる。言い換えると、０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０を満たさない場合では、コギングトルクが定格トルクに達して、モータが起動しない虞が生じるが、これを回避することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．７０≦θａ／θｂ≦１．３５を満たすように設定された。

同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θａとＶ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．７０≦θａ／θｂ≦１．３５を満たすため、コギングトルクが定格トルクの半分以下となり（図６参照）、モータの高い起動性と応答性を確保することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．９２≦θａ／θｂ≦１．１０を満たすように設定された。

同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θａとＶ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．９２≦θａ／θｂ≦１．１０を満たすため、コギングトルクが定格トルクの１割以下となり（図６参照）、モータの極めて高い起動性と応答性を確保することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．９４≦θａ／θｂ≦１．０９を満たすように設定された。

同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θａとＶ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．９４≦θａ／θｂ≦１．０９を満たすため、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の小さな値となる（図３〜図５参照）。

請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．９８≦θａ／θｂ≦１．０３を満たすように設定された。

同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θａとＶ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．９８≦θａ／θｂ≦１．０３を満たすため、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の更に小さな値となる（図３〜図５参照）。

請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．９９≦θａ／θｂ≦１．０２を満たすように設定された。

同構成によれば、径方向側空隙の周方向幅角度θａとＶ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、０．９９≦θａ／θｂ≦１．０２を満たすため、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の略最下限値となる（図３〜図５参照）。

本発明によれば、磁石を多く使用して高トルク化を図りながらも、部品点数を低減することができるとともに漏れ磁束を低減することができる埋込磁石型モータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明する。図１に示すように、埋込磁石型モータは、ステータ１とロータ２とを備える。
ステータ１は、全体的に略円筒状に形成され、外形を形成する円筒部３の内周面から周方向等角度間隔で軸中心に向かって（径方向内側に）延びるように形成された複数のティース４を有したステータコア５と、各ティース４にインシュレータ（図示略）を介して集中巻にて巻回された巻線６（図１中、一部のみ２点鎖線で図示）とを備える。尚、本実施の形態では、ティース４は、１２個形成されている。そして、各ティース４の巻線６は、周方向に２つおきの４つずつが、図２に示すように、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に分類されて直列に接続されるとともに、それらの一端が共通の中性点Ｚに接続され、各相における他端に位相差１２０度の交流電流が供給されることになる。

ロータ２は、回転軸７と、回転軸７に対して固定されるロータコア８と、ロータコア８に形成された収容孔（径方向収容孔８ａ及びＶ字収容孔８ｂ）内に配設される磁石９，１０とを備える。尚、ロータ２における磁極数はＰ極であって本実施の形態では８極に設定されている。

ロータコア８は、コアシートが軸方向に積層されることで略円筒状に形成され、その中心孔に回転軸７が嵌着され、ステータ１の内側に回転可能に支持される。又、ロータコア８において磁石９，１０を内部に収容すべく軸方向に貫通する収容孔は、径方向に延びる径方向収容孔８ａと、径方向外側に凸となる略Ｖ字形状のＶ字収容孔８ｂとが、それぞれＰ／２個であって本実施の形態では（８／２＝）４個ずつ形成されてなるとともにそれらが周方向に交互であって等角度間隔に形成されてなる。

径方向収容孔８ａの径方向外側端部には、前記磁石９が配置されない径方向側空隙８ｃが形成されている。詳しくは、本実施の形態の径方向側空隙８ｃは、軸方向から見た（径方向の直交方向の）幅が他の部分より大きく形成されている。又、本実施の形態の径方向側空隙８ｃは、略扇形状に形成され、その径方向外側端部がロータコア８の外周面と周方向に一定の距離を保つように、言い換えるとロータコア８の軸中心を中心とした円弧状に形成されている。又、径方向収容孔８ａの径方向外側において径方向側空隙８ｃの径方向内側には、磁石９の径方向外側への移動を規制すべく軸方向から見た（径方向の直交方向の）幅が他の部分より小さくなるように径方向の直交方向に突出した突出部８ｄが形成されている。この突出部８ｄは、周方向両側から一対、同じ量だけ突出して形成されている。

Ｖ字収容孔８ｂは、そのＶ字を形成する２つの直線に対応した一対の磁石収容部８ｅを備える。本実施の形態の一対の磁石収容部８ｅは、径方向外側ほど周方向の間隔が近くなるが径方向外側端部でも互いに連通しないようにそれぞれ独立した（軸方向に貫通する）孔として形成されている。又、Ｖ字収容孔８ｂの径方向外側端部、即ち各磁石収容部８ｅの径方向外側端部には、前記磁石１０が配置されないＶ字側空隙８ｆが形成されている。本実施の形態のＶ字側空隙８ｆは、軸方向から見た幅が他の部分（磁石１０を収容する部分）と略同じとなるように形成されている。又、本実施の形態のＶ字側空隙８ｆは、その径方向外側端部がロータコア８の外周面と周方向に一定の距離を保つように、言い換えるとロータコア８の軸中心を中心とした円弧状に形成されている。又、磁石収容部８ｅの径方向外側においてＶ字側空隙８ｆの径方向内側には、磁石１０の径方向外側への移動を規制すべく軸方向から見た幅が他の部分より小さくなるように突出した突出部８ｇが形成されている。この突出部８ｇは、一対の磁石収容部８ｅの対向する側からそれぞれ離間する側へ同じ量だけ突出して形成されている。

ここで、本実施の形態の前記径方向収容孔８ａにおける前記径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａと、前記Ｖ字収容孔８ｂにおける（一対の）前記Ｖ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂ（図１参照）とは、０．９９≦θａ／θｂ≦１．０２を満たす範囲内であって、θａ／θｂが１．００となるように（即ち同じに）設定されている。尚、この値（θａ／θｂ）は、後述する実験結果より得たデータ（図３〜図５に示す角度比率−コギングトルク特性図参照）に基づいて設定している。

又、周方向に隣り合う、径方向収容孔８ａの径方向側空隙８ｃとＶ字収容孔８ｂのＶ字側空隙８ｆとの間の周方向幅角度θ１は、ティース４の径方向内側端部の周方向幅角度θ２より大きく設定されている。又、径方向収容孔８ａの径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａ、及びＶ字収容孔８ｂのＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂは、ティース４の径方向内側端部の周方向幅角度θ２より小さく設定されている。又、本実施の形態におけるティース４の径方向内側端部の周方向幅角度θ２は、２７．４°に設定されている。又、本実施の形態における径方向収容孔８ａと、周方向に隣り合う磁石収容部８ｅとがなす角度θ３は、６２．５°に設定されている。

又、本実施の形態における磁石収容部８ｅの径方向内側端部は、軸方向から見て、径方向収容孔８ａの側部、詳しくは径方向収容孔８ａの径方向内側において径方向の直交方向を向いた辺（内壁面）と対向するように形成されている。そして、磁石収容部８ｅの径方向内側と径方向収容孔８ａとの間に形成される内側ブリッジ部８ｈの軸方向から見た幅は径方向に沿って一定となるように形成されている。尚、これは、磁石収容部８ｅの径方向内側端部に軸方向から見て略三角形状の（磁石１０が配置されない）延設部８ｉが延設されることで実現されている。又、上記形状のロータコア８には、径方向収容孔８ａの径方向側空隙８ｃとロータコア８の外周面との間に外側ブリッジ部８ｊが形成され、磁石収容部８ｅのＶ字側空隙８ｆとロータコア８の外周面との間に外側ブリッジ部８ｋが形成されることになる。又、外側ブリッジ部８ｊ，８ｋの径方向厚さは、それぞれ（周方向に）一定に設定されるとともに、それらが同じに設定されている。又、ここで、前記径方向収容孔８ａにおける前記径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａは、本実施の形態のように外側ブリッジ部８ｊの径方向厚さが一定のものでは、異なる磁極（Ｓ極とＮ極）間を繋ぐように延びる外側ブリッジ部８ｊの始端から終端までの周方向幅角度と一致する角度である。又、本実施の形態のように径方向側空隙８ｃが略扇形状に形成されたものでは、径方向側空隙８ｃの径方向位置に関わらず周方向幅角度が一定であることから、前記径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａは、径方向側空隙８ｃの径方向の各位置における周方向幅角度と一致する角度である。又、前記Ｖ字収容孔８ｂにおける（一対の）前記Ｖ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂ（図１参照）は、本実施の形態のように外側ブリッジ部８ｋの径方向厚さが一定のものでは、異なる磁極（Ｓ極とＮ極）間を繋ぐように延びる外側ブリッジ部８ｋの始端から終端までの周方向幅角度と一致する角度である。又、本実施の形態のように、（一対の）前記Ｖ字側空隙８ｆが径方向内側ほどその周方向幅角度が大きく形成されたものでは、（一対の）前記Ｖ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂは、Ｖ字側空隙８ｆの最も径方向外側における周方向幅角度と一致する角度である。尚、この実施の形態では、一対の磁石収容部８ｅが互いに連通しないようにそれぞれ独立した孔として形成され、Ｖ字側空隙８ｆ及び外側ブリッジ部８ｋがそれぞれ一対分離して配設されるが、それらは繋がっているものとして扱って前記周方向幅角度θｂを決定している。そして、前記径方向収容孔８ａ内と前記磁石収容部８ｅ内には、それぞれ磁石９，１０が配設される。

磁石９，１０は、軸方向から見て短手方向に着磁された略直方体形状に形成されている。そして、径方向収容孔８ａ内に配設される磁石９と、その周方向の一方に隣り合う磁石収容部８ｅ内に配設される磁石１０とで１つの磁極（例えばＳ極）を構成するとともに、径方向収容孔８ａ内に配設される磁石９と、その周方向の他方に隣り合う磁石収容部８ｅ内に配設される磁石１０とで異なる１つの磁極（例えばＮ極）を構成している。尚、本実施の形態の各磁石９，１０の残留磁束密度は１．２６［Ｔ］に設定されている。又、本実施の形態の径方向収容孔８ａ内に配設される磁石９の軸方向から見た長手方向の長さは６．７［ｍｍ］に設定され、短手方向長さは２．４［ｍｍ］に設定されている。又、本実施の形態の磁石収容部８ｅ内に配設される磁石１０の軸方向から見た長手方向の長さは７．３［ｍｍ］に設定され、短手方向長さは１．８［ｍｍ］に設定されている。又、磁石収容部８ｅ内に配設される磁石１０の前記長手方向の長さ（７．３［ｍｍ］）は、径方向収容孔８ａ内に配設される磁石９の前記長手方向の長さ（６．７［ｍｍ］）から磁石収容部８ｅ（前記延設部８ｉ）が対向する長さを引いた軸方向の長さに対して、約１．５倍となるように設定されている。又、磁石９，１０の軸方向長さは、前記ロータコア８の軸方向長さと同じに設定されている。

ここで、図３〜図５に示す角度比率−コギングトルク特性図は実験結果より得たデータである。詳しくは、図３〜図５に実線で示す特性Ｘ１は、上記実施の形態と同様にティース４の径方向内側端部の周方向幅角度θ２が２７．４°に設定され、磁極数が（Ｐ＝）８極で、各磁石９，１０の残留磁束密度が１．２６［Ｔ］に設定された場合のものである。そして、図３〜図５に示す他の特性Ｘ２〜Ｘ６は、特性Ｘ１のものから各値を変更した場合のものである。即ち、図３に破線で示す特性Ｘ２は、ティース４の径方向内側端部の周方向幅角度θ２が２６°に設定された場合のものである。又、図４に破線で示す特性Ｘ３は、磁極数が（Ｐ＝）６極に設定された場合のものである。又、図４に２点鎖線で示す特性Ｘ４は、磁極数が（Ｐ＝）１０極に設定された場合のものである。又、図５に破線で示す特性Ｘ５は、径方向収容孔８ａ内に配設される磁石９の残留磁束密度が１．４２［Ｔ］に設定された場合（磁石１０は１．２６［Ｔ］）のものである。又、図５に２点鎖線で示す特性Ｘ６は、Ｖ字収容孔８ｂ（磁石収容部８ｅ）内に配設される磁石１０の残留磁束密度が１．４２［Ｔ］に設定された場合（磁石９は１．２６［Ｔ］）のものである。

そして、上記した特性Ｘ１〜Ｘ６（図３〜図５）では、各値を変更しても、径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとが、０．９４≦θａ／θｂ≦１．０９を満たすと、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の小さな値（実験した範囲内では０．０２７［Ｎｍ］以下）となることがわかる。又、径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとが、０．９８≦θａ／θｂ≦１．０３を満たすと、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の更に小さな値（実験した範囲内では０．０１６［Ｎｍ］以下）となることがわかる。更に、径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとが、０．９９≦θａ／θｂ≦１．０２を満たすと、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の略最下限値（実験した範囲内では０．０１５［Ｎｍ］以下）となることがわかる。これに基づいて本実施の形態では、θａ／θｂを１．００に設定している。

更に、図６に示す角度比率−コギングトルク特性図は実験結果より得たデータである。詳しくは、図６に示すデータは、θａ／θｂを１．００より小さくしていった場合にコギングトルクの上昇が最も激しい前記特性Ｘ２と、θａ／θｂを１．００より大きくしていった場合にコギングトルクの上昇が最も激しい前記特性Ｘ４について、θａ／θｂを０．６０〜１．６０の広い範囲で変更した場合のデータである。

そして、上記した特性Ｘ２、Ｘ４（図６参照）では、径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとが、０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０を満たすと、コギングトルクが定格トルク（この例では０．３［Ｎｍ］）に達することがなく、モータの起動性を確保することができることがわかる。又、径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとが、０．７０≦θａ／θｂ≦１．３５を満たすと、コギングトルクが定格トルクの半分（この例では０．１５［Ｎｍ］）以下となり、モータの高い起動性と応答性を確保することができることがわかる。更に、径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとが、０．９２≦θａ／θｂ≦１．１０を満たすと、コギングトルクが定格トルクの１割（この例では０．０３［Ｎｍ］）以下となり、モータの極めて高い起動性と応答性を確保することができることがわかる。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）径方向収容孔８ａ内に配設される磁石９は、周方向の一方に形成される磁極（ロータ２における一方の磁極であって例えばＳ極）の一部を構成するとともに、周方向の他方に形成される磁極（ロータ２における他方の磁極であって例えばＮ極）の一部をも構成する。即ち、径方向収容孔８ａ内に配設される磁石９は、２つの磁極に対して共用のものとなる。よって、磁極数がＰ極の場合、前記磁石９，１０は全体で（３／２）Ｐ個となるため、従来（全体で２Ｐ個）に比べて磁石の数を低減することができる。尚、本実施の形態では、８極で磁石９，１０が１２個となる。その結果、部品点数を低減することができ、ひいては部品管理コストや組み付けコストを低減することができる。

又、同構成によれば、径方向収容孔８ａが２つの磁極に対して共用のものとなるため、径方向収容孔８ａの径方向外側（径方向側空隙８ｃ）とロータコア８の外周面との間に形成される外側ブリッジ部８ｊにおいても２つの磁極に対して共用のものとなる。よって、ロータコア８における外側ブリッジ部の数が低減され、該外側ブリッジ部を通過してしまう漏れ磁束を低減することができる。

しかも、径方向収容孔８ａの径方向外側端部の径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａと、Ｖ字収容孔８ｂの径方向外側端部のＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとは、０．９９≦θａ／θｂ≦１．０２を満たすため、コギングトルクが略最下限値となる（図３〜図５参照）。尚、本実施の形態のコギングトルクの値は、図３〜図５において実線で示す特性Ｘ１の角度比率（θａ／θｂ）が１．０の場合の値であって、約０．０１０［Ｎｍ］である。

又、勿論、径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとは、０．９２≦θａ／θｂ≦１．１０を満たすため、コギングトルクが定格トルクの１割以下となり、モータの極めて高い起動性と応答性を確保することができる。

（２）周方向に隣り合う径方向側空隙８ｃとＶ字側空隙８ｆとの間であってステータ１に対向する実質的なロータ２の磁極となる周方向幅角度θ１がティース４の径方向内側端部の周方向幅角度θ２より大きく設定されるため、小さく設定されたものに比べてティース４がロータ２から受ける磁束の幅角度が広くなり、高効率化を図ることができる。

（３）径方向側空隙８ｃ及びＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θａ，θｂは、ティース４の径方向内側端部の周方向幅角度θ２より小さく設定されるため、ティース４の径方向内側端部を、常に実質的なロータ２の磁極（径方向側空隙８ｃとＶ字側空隙８ｆとの間）に対向させることができるので、高効率化を図ることができる。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、径方向収容孔８ａの径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字収容孔８ｂのＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとが、０．９９≦θａ／θｂ≦１．０２を満たすように（１．００に）設定されるとしたが、これに限定されず、０．９４≦θａ／θｂ≦１．０９を満たす範囲内で（径方向側空隙８ｃやＶ字側空隙８ｆの形状を）変更してもよい。このように０．９４≦θａ／θｂ≦１．０９を満たせば、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の小さな値（実験した範囲内では０．０２７［Ｎｍ］以下）となる（図３〜図５参照）。又、０．９８≦θａ／θｂ≦１．０３を満たす範囲内で（径方向側空隙８ｃやＶ字側空隙８ｆの形状を）変更してもよい。０．９８≦θａ／θｂ≦１．０３を満たせば、コギングトルクが最下限値を含む範囲内の更に小さな値（実験した範囲内では０．０１６［Ｎｍ］以下）となる（図３〜図５参照）。

又、径方向側空隙８ｃの周方向幅角度θａとＶ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとは、０．９４≦θａ／θｂ≦１．０９を満たさなくても、０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０を満たす範囲内で（径方向側空隙８ｃやＶ字側空隙８ｆの形状を）変更してもよい。このように０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０を満たせば、コギングトルクが定格トルクに達することがなく（図６参照）、モータの起動性を確保することができる。言い換えると、０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０を満たさない場合では、コギングトルクが定格トルクに達してモータが起動しない（ロータ２が回転しない）虞が生じるが、これを回避することができる。又、０．７０≦θａ／θｂ≦１．３５を満たす範囲内で（径方向側空隙８ｃやＶ字側空隙８ｆの形状を）変更してもよい。０．７０≦θａ／θｂ≦１．３５を満たせば、コギングトルクが定格トルクの半分以下となり（図６参照）、モータの高い起動性と応答性を確保することができる。

・上記実施の形態では、径方向側空隙８ｃは、その径方向外側端部がロータコア８の外周面と周方向に一定の距離を保つように、言い換えるとロータコア８の軸中心を中心とした円弧状に形成され、外側ブリッジ部８ｊの径方向厚さが、周方向に一定とされるとしたが、これに限定されず、他の形状のものに変更してもよい。

例えば、図７（ａ）に示すように変更してもよい。この例（図７（ａ））の径方向側空隙８ｌには、その径方向外側端部における周方向両端部に、径方向内側に斜めに傾斜し、ロータコア８の外周面と周方向両端に向かうほど徐々に離間する直線状の傾斜部８ｍが形成されている。これにより、外側ブリッジ部８ｎの径方向厚さは、周方向両端部で変化する（端部に向かうほど徐々に大きくなる）ように形成されている。又、この例（図７（ａ））の径方向側空隙８ｌには、その径方向外側端部における前記傾斜部８ｍと周方向に離間した周方向中央部に、ロータコア８の外周面との距離が大きい小径部８ｏが形成されている。このように変更した場合、径方向側空隙８ｌの周方向幅角度θａは、実質的に上記実施の形態の形状と同等の特性となるように実験結果等から以下のように定義して決定する。即ち、径方向側空隙８ｌの最も周方向外側において最も径方向外側の点Ｐ１と径方向側空隙８ｌの最も径方向外側において最も周方向外側の点Ｐ２とを結ぶ直線（即ち前記傾斜部８ｍ）と、前記点Ｐ２からロータコア８の外周面との距離が一定の仮想円弧と、前記点Ｐ１から径方向外側に延びる仮想径方向直線とによって囲まれた面積Ｓ１（図７（ａ）中、模式的にハッチングで図示した部分の面積）を周方向に２等分する線Ｌ１の角度を、径方向側空隙８ｌの周方向幅角度θａとする。このように決定すると、上記実施の形態で説明した実験結果（図３〜図６参照）と同様の特性となるため、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。

又、例えば、図７（ｂ）に示すように変更してもよい。この例（図７（ｂ））の径方向側空隙８ｐには、その径方向外側端部における周方向両端部に、径方向内側に湾曲し、ロータコア８の外周面と周方向両端に向かうほど徐々に離間する湾曲状の湾曲部８ｑが形成されている。これにより、外側ブリッジ部８ｒの径方向厚さは、周方向両端部で変化する（端部に向かうほど徐々に大きくなる）ように形成されている。このように変更した場合、径方向側空隙８ｐの周方向幅角度θａは、実質的に上記実施の形態の形状と同等の特性となるように実験結果等から以下のように定義して決定する。即ち、径方向側空隙８ｐの最も周方向外側において最も径方向外側の点Ｐ１と径方向側空隙８ｐの最も径方向外側において最も周方向外側の点Ｐ２とを結ぶ曲線（即ち前記湾曲部８ｑ）と、前記点Ｐ２からロータコア８の外周面との距離が一定の仮想円弧と、前記点Ｐ１から径方向外側に延びる仮想径方向直線とによって囲まれた面積Ｓ２（図７（ｂ）中、模式的にハッチングで図示した部分の面積）を周方向に２等分する線Ｌ２の角度を、径方向側空隙８ｐの周方向幅角度θａとする。このように決定すると、上記実施の形態で説明した実験結果（図３〜図６参照）と同様の特性となるため、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。

・上記実施の形態では、Ｖ字側空隙８ｆは、その径方向外側端部がロータコア８の外周面と周方向に一定の距離を保つように、言い換えるとロータコア８の軸中心を中心とした円弧状に形成され、外側ブリッジ部８ｋの径方向厚さが、周方向に一定とされるとしたが、これに限定されず、他の形状のものに変更してもよい。

例えば、図７（ｃ）に示すように変更してもよい。この例（図７（ｃ））のＶ字側空隙８ｓには、その径方向外側端部における周方向両端部に、径方向内側に斜めに傾斜し、ロータコア８の外周面と周方向両端に向かうほど徐々に離間する直線状の傾斜部８ｔが形成されている。これにより、外側ブリッジ部８ｕの径方向厚さは、周方向両端部で変化する（端部に向かうほど徐々に大きくなる）ように形成されている。このように変更した場合、Ｖ字側空隙８ｓの周方向幅角度θｂは、実質的に上記実施の形態の形状と同等の特性となるように実験結果等から以下のように定義して決定する。即ち、Ｖ字側空隙８ｓの最も周方向外側において最も径方向外側の点Ｐ３とＶ字側空隙８ｓの最も径方向外側において最も周方向外側の点Ｐ４とを結ぶ直線（即ち前記傾斜部８ｔ）と、前記点Ｐ４からロータコア８の外周面との距離が一定の仮想円弧と、前記点Ｐ３から径方向外側に延びる仮想径方向直線とによって囲まれた面積Ｓ３（図７（ｃ）中、模式的にハッチングで図示した部分の面積）を周方向に２等分する線Ｌ３の角度を、Ｖ字側空隙８ｓの周方向幅角度θｂとする。このように決定すると、上記実施の形態で説明した実験結果（図３〜図６参照）と同様の特性となるため、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。

又、Ｖ字側空隙８ｆは、図７（ｄ）に示すように、その径方向外側端部がロータコア８の外周面と周方向に一定の距離を保ったまま（Ｖ字側空隙８ｆより）周方向外側に突出した周方向延設部８ｖを備えたＶ字側空隙８ｗとしてもよい。尚、この場合は、単にＶ字側空隙８ｗの最も周方向外側を、Ｖ字側空隙８ｆの周方向幅角度θｂとすればよい。

・上記実施の形態では、ティース４の径方向内側端部の周方向幅角度θ２が２７．４°に設定されるとしたが、これに限定されず、他の周方向幅角度θ２（例えば、２６°）に変更してもよい。

・上記実施の形態では、磁極数が（Ｐ＝）８極であるとしたが、これに限定されず、他の磁極数（例えば、６極や１０極）に変更してもよい。尚、勿論、この場合等を含めてティース４の数を変更してもよい。

・上記実施の形態では、各磁石９，１０の残留磁束密度が１．２６［Ｔ］に設定されるとしたが、これに限定されず、他の残留磁束密度（例えば、いずれか一方を１．４２［Ｔ］）の磁石に変更してもよい。

・上記実施の形態では、径方向側空隙８ｃは、軸方向から見た（径方向の直交方向の）幅が他の部分（磁石９が配設される部分）より大きく形成されるとしたが、少なくとも上記した０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０を満たすことができれば、変更してもよい。例えば、磁石９の軸方向から見た短手方向長さを変更しつつ、径方向側空隙８ｃと他の部分（磁石９が配設される部分）との軸方向から見た（径方向の直交方向の）幅を同じとしてもよい。

・上記実施の形態では、Ｖ字収容孔８ｂにおける一対の磁石収容部８ｅは、互いに連通しないようにそれぞれ独立した孔として形成されるとしたが、これに限定されず、径方向外側端部、即ちＶ字収容孔８ｂにおける一対のＶ字側空隙８ｆが連通されたものとしてもよい。

・上記実施の形態では、磁石収容部８ｅの径方向内側と径方向収容孔８ａとの間に形成される内側ブリッジ部８ｈの軸方向から見た幅が径方向に沿って一定とされるとしたが、これに限定されず、内側ブリッジ部８ｈの軸方向から見た幅が径方向に沿って変化するように変更してもよい。例えば、上記実施の形態の延設部８ｉを形成しなくてもよい。

・上記実施の形態では、ロータコア８は、コアシートが軸方向に積層されてなるとしたが、これに限定されず、他の方法にて形成されるもの（例えば磁性粉体を焼結した焼結コア）としてもよい。

上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）請求項１乃至６のいずれか１項に記載の埋込磁石型モータにおいて、前記ロータの径方向外側に設けられ、径方向内側に延びる複数のティースに巻線が巻回されたステータを備え、周方向に隣り合う前記径方向側空隙と前記Ｖ字側空隙との間の周方向幅角度は、前記ティースの径方向内側端部の周方向幅角度より大きく設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。

同構成によれば、周方向に隣り合う前記径方向側空隙と前記Ｖ字側空隙との間であってステータに対向する実質的なロータの磁極となる周方向幅角度がティースの径方向内側端部の周方向幅角度より大きく設定されるため、小さく設定されたものに比べてティースがロータから受ける磁束の幅角度が広くなり、高効率化を図ることができる。

（ロ）請求項１乃至６及び上記（イ）のいずれか１つに記載の埋込磁石型モータにおいて、前記ロータの径方向外側に設けられ、径方向内側に延びる複数のティースに巻線が巻回されたステータを備え、前記径方向側空隙及び前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度は、前記ティースの径方向内側端部の周方向幅角度より小さく設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。

同構成によれば、ティースの径方向内側端部を、常に実質的なロータの磁極（径方向側空隙とＶ字側空隙との間）に対向させることができるので、高効率化を図ることができる。

本実施の形態における埋込磁石型モータのステータ及びロータの平面図。 本実施の形態における巻線の結線図。 角度比率−コギングトルク特性図。 角度比率−コギングトルク特性図。 角度比率−コギングトルク特性図。 角度比率−コギングトルク特性図。 （ａ）〜（ｄ）別例におけるロータの一部拡大平面図。

符号の説明

２…ロータ、８…ロータコア、８ａ…径方向収容孔、８ｂ…Ｖ字収容孔、８ｃ，８ｌ，８ｐ…径方向側空隙、８ｅ…磁石収容部、８ｆ，８ｓ，８ｗ…Ｖ字側空隙、９，１０…磁石、θａ…径方向側空隙の周方向幅角度、θｂ…Ｖ字側空隙の周方向幅角度。

Claims (6)

1. 軸方向に貫通する収容孔が周方向に複数形成されたロータコアを有し、磁極数がＰ極となるように前記収容孔内に磁石が配設されたロータを備えた埋込磁石型モータであって、
   前記収容孔は、略径方向に延びる径方向収容孔と、径方向外側に凸となる略Ｖ字形状のＶ字収容孔とが、それぞれＰ／２個形成されてなるとともにそれらが周方向に交互に形成されてなり、
   前記磁石は、前記径方向収容孔内に配設されるとともに、前記Ｖ字収容孔のＶ字を形成する各直線に対応した各磁石収容部内にそれぞれ配設され、
   前記径方向収容孔内に配設される前記磁石と、その周方向の一方に隣り合う前記磁石収容部内に配設される前記磁石とで１つの磁極が構成されるとともに、前記径方向収容孔内に配設される前記磁石と、その周方向の他方に隣り合う前記磁石収容部内に配設される前記磁石とで異なる１つの磁極が構成され、
   前記径方向収容孔の径方向外側端部には、前記磁石が配置されない径方向側空隙が形成され、前記Ｖ字収容孔の径方向外側端部には、前記磁石が配置されないＶ字側空隙が形成され、前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、
   ０．６０＜θａ／θｂ＜１．６０
   を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
2. 請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、
   ０．７０≦θａ／θｂ≦１．３５
   を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
3. 請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、
   ０．９２≦θａ／θｂ≦１．１０
   を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
4. 請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、
   ０．９４≦θａ／θｂ≦１．０９
   を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
5. 請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、
   ０．９８≦θａ／θｂ≦１．０３
   を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。
6. 請求項１に記載の埋込磁石型モータにおいて、
   前記径方向側空隙の周方向幅角度θａと前記Ｖ字側空隙の周方向幅角度θｂとは、
   ０．９９≦θａ／θｂ≦１．０２
   を満たすように設定されたことを特徴とする埋込磁石型モータ。

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