JP2021129443A

JP2021129443A - モータ

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Publication number: JP2021129443A
Application number: JP2020023395A
Authority: JP
Inventors: 祐史林; Yuji Hayashi; 光大塚; Hikari Otsuka; 孝浩深澤; Takahiro Fukazawa; 真治河田; Shinji Kawada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2021-09-02
Anticipated expiration: 2040-02-14
Also published as: JP7400521B2

Abstract

【課題】ティースレス構造のモータにおいてトルクリップルを抑制する。【解決手段】モータ１０は、ステータ２２と、ロータ２０と、を備えている。ステータ２２は、ステータコア３２と、ステータコア３２に支持されかつステータコア３２の径方向内側の面に沿って周方向に並んで配置された導線部３４Ａを有するコイル体３４と、を備えている。ロータ２０は、導線部３４Ａと径方向に対向して配置されたマグネット３０を備えている。そして、マグネット３０における導線部３４Ａと対向する面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形についてＦＦＴ解析を行い、５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となるように、マグネット３０内の磁束が設定されている。【選択図】図２

Description

本開示は、モータに関する。

下記特許文献１には、ステータへ通電がなされることでロータが回転するモータ（回転電機）が開示されている。この文献に記載されたモータでは、ロータの内周部にリング形状のマグネット（永久磁石）が設けられている。そして、このマグネットの径方向かつ中心方向に設定された集束軸に沿った方向へ集束するように、磁化容易軸が傾斜して配向されている。これにより、モータのトルクを大きくすること等が可能となっている。

特開２０１５−２２８７６２号公報

ところで、上記特許文献１に記載された構成は、モータのトルクを大きくするという観点では有用な構成ではある。しかしながら、ステータコアの径方向外側の面又は径方向内側の面に沿って導線部が並んで配置された構成（ティースレスの構成）のモータに上記特許文献１に記載されたマグネットの構成を適用すると、トルクリップルを低減するという観点で改善が望まれる場合がある。

本開示は上記事実を考慮し、トルクリップルを抑制することができるティースレス構造のモータを得ることが目的である。

上記課題を解決するモータは、磁性材料を用いて環状に形成されたステータコア（３２）と、導電性の巻線を用いて形成されていると共に前記ステータコアに支持されかつ前記ステータコアの径方向外側の面又は径方向内側の面に沿って周方向に並んで配置された導線部（３４Ａ）を有するコイル（３４）と、を備えたステータ（２２）と、前記導線部と径方向に対向して配置されたマグネット（３０）を有し、前記コイルに通電されることで回転するロータ（２０）と、を備え、前記マグネットにおける前記導線部と対向する面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形についてＦＦＴ解析を行い、５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となるように、前記マグネット内の磁束が設定されている。

この様に構成することで、トルクリップルを抑制することができる。

モータを軸方向に沿って切断した断面を示す断面図である。図１に示された２−２線に沿って切断したモータの断面を示す断面図である。図１に示されたモータのロータの一部を模式的に示す図であり、マグネット１極対分を示している。図３に示されたマグネットの径方向内側の面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形を示すグラフである。図４に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。図３に示されたモータの巻線鎖交磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形を示すグラフである。図６に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。第１比較例に係るモータのマグネットの表面磁束密度の波形を示す図４に対応するグラフである。図８に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。第１比較例に係るモータの巻線鎖交磁束密度の波形を示す図６に対応するグラフである。図１０に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。第２比較例に係るモータのマグネットの表面磁束密度の波形を示す図４に対応するグラフである。図１２に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。第２比較例に係るモータの巻線鎖交磁束密度の波形を示す図６に対応するグラフである。図１４に示された波形についてＦＦＴ解析を行った結果を示すグラフである。ロータハウジングの一部を磁路として用いている例を示す図３に対応する模式図である。磁路を形成する磁性体をマグネットの間に設けた例を示す図３に対応する模式図である。磁極中心においてマグネットを離間させた例を示す図３に対応する模式図である。他の形態の導線部の配列を示す図２に対応する断面図である。他の形態の導線部の配列を示す図２に対応する断面図である。他の形態の導線部の配列を示す図２に対応する断面図である。インナロータ型のモータを示す図２に対応する断面図である。

図１〜図３を用いて実施形態に係るモータについて説明する。

図１及び図２に示されるように、本実施形態のモータ１０は、車両用空調装置の一部を構成するファンを回転させるために用いられるアウタロータ型のモータ（ブラシレスモータ）である。このモータ１０は、回転軸１２を回転させるモータ本体１４と、モータ本体１４への通電を制御することにより回転軸１２の回転を制御する図示しない制御部と、モータ本体１４及び制御部を支持するセンタピース１８と、を備えている。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、回転軸１２の回転軸方向一方側、回転径方向外側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転軸１２の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。

モータ本体１４は、回転軸１２と、ロータ２０と、ステータ２２と、を主要な要素として構成されている。

図１に示されるように、回転軸１２は、円柱状の鋼材を用いて形成されている。この回転軸１２は、センタピース１８に固定された一対のベアリング２６によって回転自在に支持されている。

ロータ２０は、軸方向他方側が開放された有底円筒状に形成されたロータハウジング２８にマグネット３０が固定されることによって構成されている。ロータハウジング２８は、円板状に形成された底壁２８Ａと、底壁２８Ａの径方向外側の端から軸方向他方側へ屈曲して延びる円筒状の周壁２８Ｂと、を備えている。底壁２８Ａの中心部には、回転軸１２が挿入される挿入部２８Ｃが設けられている。回転軸１２が挿入部２８Ｃに圧入されることで、ロータハウジング２８と回転軸１２とが一体回転可能に結合されている。

マグネット３０は、ロータハウジング２８の周壁２８Ｂの径方向内側の面に接着剤等を介して固定されている。また、マグネット３０は、当該マグネット３０の軸方向の中心とステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａの軸方向の中心とが一致した状態で、ステータ２２と径方向に対向して配置されている。

図１及び図２に示されるように、ステータ２２は、環状に形成されたステータコア３２と、ステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａに固定されたコイルとしての環状のコイル体３４と、を含んで構成されている。

ステータコア３２は、磁性材料である鉄や鋼の板材を用いて所定の形状に形成された複数のコアシート３６が軸方向に積層されて一体化されること等によって形成されている。ここで、複数のコアシート３６は、一例としてその一部が互いに凹凸嵌合されることにより一体化されている。

図１に示されるように、ステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａの軸方向への厚み寸法は、ステータコア３２の径方向の中心部３２Ｂの軸方向への厚み寸法よりも厚くなっている。これにより、ステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａとステータコア３２の径方向の中心部３２Ｂとの境目における軸方向一方側及び軸方向他方側には、それぞれ軸方向に高さの差を有する段差が形成されている。なお、この段差が形成されていない構成としてもよい。

また、ステータコア３２の径方向の中心部３２Ｂには、センタピース１８に形成されたステータコア支持部１８Ａが挿入される支持孔３２Ｄが形成されている。そして、センタピース１８に形成されたステータコア支持部１８Ａがステータコア３２の支持孔３２Ｄに挿入されることで、ステータコア３２（ステータ２２）のセンタピース１８に対する周方向への位置決めがなされる。また、ステータコア３２（ステータ２２）は、ステータコア支持部１８Ａに圧入等により固定されている。

コイル体３４は、巻線としての複数の導線４０がステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａを覆う形状に湾曲及び屈曲されること等により形成されている。なお、本実施形態では、一例として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ構成する３本の導線４０を所謂波巻することでコイル体３４が形成されている。また、３本の導線４０は、図示しない制御部に接続されている。これにより、コイル体３４（３本の導線４０）への通電が制御部によって制御されるようになっている。

ここで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ構成する３本の導線４０においてステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａにおける径方向外側の面３２Ａ０に沿って配置される部分を導線部３４Ａと呼ぶ。図２に示されるように、導線部３４Ａは、軸方向にのびる導線４０の一部が周方向に配列される（本実施形態では７列で配列される）ことにより構成されており、Ｕ相の導線部３４Ａ、Ｖ相の導線部３４Ａ及びＷ相の導線部３４Ａは、周方向に沿ってこの順で配列されている。また、Ｕ相の導線部３４Ａ、Ｖ相の導線部３４Ａ及びＷ相の導線部３４Ａは、周方向に隙間なく配列されている。これにより、各々の導線部３４Ａの間にステータコア３２の一部等の導線間部材が設けられていない構成となっている。このような構造を「ティースレス構造」と呼ぶ。

図１に示されるように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ構成する３本の導線４０においてステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａにおける軸方向一方側の面３２Ａ１に沿って配置される部分を第１コイルエンド３４Ｂと呼ぶ。さらに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相をそれぞれ構成する３本の導線４０においてステータコア３２の径方向外側の部分３２Ａにおける軸方向他方側の面３２Ａ２に沿って配置される部分を第２コイルエンド３４Ｃと呼ぶ。

ところで、モータ１０のトルクを大きくするという観点では、マグネット３０とコイル体３４との相互作用による巻線鎖交磁束密度を大きくすることが重要である。また、ティースレス構造のモータ１０では、当該モータ１０のインダクタンスを所望のインダクタンスとすることと巻線鎖交磁束の歪を低減することとの互いに背反する要求を満足させつつ、トルクリップルを低減できることが望ましい。さらに、トルクリップルを抑制するという観点では、上記巻線鎖交磁束密度の波形（回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形）を正弦波に沿う波形とすることが重要である。以下、本実施形態のティースレス構造のモータ１０に対応したトルクリップルを抑制するためのロータ２０の構成について説明する。

図２及び図３に示されるように、本実施形態のロータ２０では、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、を備えている。一対のマグネット３０Ｎ、３０Ｓは、径方向を厚み方向として周方向に延在する板状に形成されている。磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎは、磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に当接している。また、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓは、磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に当接している。さらに、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、は周方向に間隔をあけて配列されている。なお、本実施形態のマグネット３０は、一例として残留磁束密度Ｂｒが１．０Ｔ以上であり、保磁力ｂＨｃが４００ｋＡ／ｍ以上となっている。

ここで、図３に示されるように、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎは、磁極中心Ｐ側の端部３０Ｎ１と磁極中心Ｐとは反対側の端部３０Ｎ２とで磁化容易軸が異なる方向に向いている。具体的には、一対のマグネット３０Ｎでは、磁極中心Ｐとは反対側の端部３０Ｎ２から磁極中心Ｐ側の端部３０Ｎ１へ向かうにつれて径方向外側から内側へ円弧状の線を描くような磁力線となるように磁化容易軸が設定されている。

また、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓでは、磁極中心Ｐ側の端部３０Ｓ１から磁極中心Ｐとは反対側の端部３０Ｓ２へ向かうにつれて径方向内側から外側へ円弧状の線を描くような磁力線となるように磁化容易軸が設定されている。

なお、一対のマグネット３０Ｎ、３０Ｓにおける径方向内側の面において磁力線と周方向とのなす角度を極集中配向角度θ１と呼ぶ。また、一対のマグネット３０Ｎ、３０Ｓにおける径方向外側の面において磁力線と周方向とのなす角度を極間配向角度θ２と呼ぶ。

図４には、１極対のマグネット３０（一対のＮ極のマグネット３０Ｎ及び一対のＳ極のマグネット３０Ｓ）の径方向内側の面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形が示されている。

この図に示されるように、回転電機角が０°から１８０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと対応する範囲においては、０°から９０°へ向かうにつれて表面磁束密度が増加し、９０°から１８０°へ向かうにつれて表面磁束密度が減少する。

詳述すると、本実施形態では、回転電機角が０°から３０°の範囲においては、０°から３０°へ向かうにつれて表面磁束密度が増加する。また、回転電機角が３０°から６０°の範囲においては３０°から６０°へ向かうにつれて表面磁束密度がほぼ変化しない。さらに、回転電機角が６０°から９０°の範囲においては３０°から６０°の範囲に対して急激に表面磁束密度が増加する。

回転電機角が９０°から１２０°の範囲においては９０°から１２０°へ向かうにつれて表面磁束密度が減少する。また、回転電機角が１２０°から１５０°の範囲においては１２０°から１５０°へ向かうにつれて表面磁束密度がほぼ変化しない。さらに、回転電機角が１５０°から１８０°の範囲においては１２０°から１５０°の範囲に対して急激に表面磁束密度が増加する。

回転電機角が１８０°から３６０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと対応する範囲においては、１８０°から２７０°へ向かうにつれて表面磁束密度が減少し、２７０°から３６０°へ向かうにつれて表面磁束密度が増加する。

詳述すると、本実施形態では、回転電機角が１８０°から２１０°の範囲においては、１８０°から２１０°へ向かうにつれて表面磁束密度が減少する。また、回転電機角が２１０°から２４０°の範囲においては２１０°から２４０°へ向かうにつれて表面磁束密度がほぼ変化しない。さらに、回転電機角が２４０°から２７０°の範囲においては２１０°から２４０°の範囲に対して急激に表面磁束密度が減少する。

回転電機角が２７０°から３００°の範囲においては２７０°から３００°へ向かうにつれて表面磁束密度が増加する。また、回転電機角が３００°から３３０°の範囲においては３００°から３３０°へ向かうにつれて表面磁束密度が変化しない。さらに、回転電機角が３３０°から３６０°の範囲においては３００°から３３０°の範囲に対して急激に表面磁束密度が増加する。

図５には、図４に示された表面磁束密度の波形についてＦＦＴ解析を行った結果のグラフが示されている。この図に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較したものを以下の表１に示す。

表１に示されるように、表面磁束密度の５次の波形に対する位相は８．６５°であり、７次の波形に対する位相は１９０．５°である。そして、５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となるようにすると共に、５次の波形に対する磁束成分と７次の波形に対する磁束成分との差分を小さくすることで、６次の誘起電圧歪を小さくすることが可能となり、トルクリップルを低減できることが実験及び解析により得られた。

なお、「表面磁束密度の５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となる」とは、「表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が、９０°を超え２７０°未満の値となること」と対応する。そして、表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が１８０°に近い値となっているほど、トルクリップルを効果的に低減できることが実験及び解析によりわかっている。本実施形態では、５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が１８１．８°となっている。

また、「表面磁束密度の５次の波形に対する磁束成分と７次の波形に対する磁束成分との差分を小さくする」とは、「表面磁束密度の５次の波形に対する磁束成分から７次の波形に対する磁束成分を引いた値の絶対値が、１次の波形に対する磁束成分に対して１０％以下にする」と対応する。そして、本実施形態では、表面磁束密度の５次の波形に対する磁束成分から７次の波形に対する磁束成分を引いた値の絶対値が、１次の波形に対する磁束成分に対して８．５％となっている。

なお、本実施形態では、極集中配向角度θ１及び極間配向角度θ２を主要なパラメータとしてマグネット３０の磁束等を設定することで、表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が１８０°に近づくように、かつ５次の波形に対する磁束成分から７次の波形に対する磁束成分を引いた値の絶対値が１次の波形に対する磁束成分に対して１０％以下となるようにした。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１及び図２に示されるように、本実施形態のモータ１０では、ステータ２２のコイル体３４への通電が制御部によって制御されると、コイル体３４が磁束（磁界）を発する。これにより、ロータ２０が回転軸１２と共に回転する。

ここで、本実施形態では、表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が１８０°に近づくように、かつ５次の波形に対する磁束成分から７次の波形に対する磁束成分を引いた値の絶対値が１次の波形に対する磁束成分に対して１０％以下となるようにマグネット３０の磁束を設定している。これにより、図６に示されるように、巻線鎖交磁束密度の波形（回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形）を正弦波に近づけることができる。これにより、モータ１０のトルクリップルを低減することができる。また、上記のような設定とすることにより、制御部によるコイル体３４への通電の制御性を確保することができる。

図７には、図６に示された巻線鎖交磁束密度の波形についてＦＦＴ解析を行った結果のグラフが示されている。この図に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較したものを以下の表２に示す。

この表によれば、トルクリップルの大きさに起因する（６次の誘起電圧歪に起因する）と考えられる巻線鎖交磁束密度の５次及び７次の磁束成分の値を１次の磁束成分の値に対して十分に小さく（上記の例では５％未満）できている。これは、巻線鎖交磁束密度の５次及び７次の磁束成分が互いに打ち消し合うことで、６次の誘起電圧歪を小さくできているものと考えられる。

（第１比較例）
図８には、第１比較例に係るモータの表面磁束密度を示す図４に対応するグラフが示されている。この例では、回転電機角が０°から１８０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと対応する範囲においては、０°から９０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、増加、減少、増加の順で変化するようになっている。また、９０°から１８０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、減少、増加、減少の順で変化するようになっている。

また、回転電機角が１８０°から３６０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと対応する範囲においては、１８０°から２７０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、減少、増加、減少の順で変化するようになっている。また、２７０°から３６０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、増加、減少、増加の順で変化するようになっている。

図９には、図８に示された表面磁束密度の波形についてＦＦＴ解析を行った結果のグラフが示されている。この図に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較したものを以下の表３に示す。

表３に示されるように、表面磁束密度の５次の波形に対する位相は７．２１°であり、７次の波形に対する位相は６．９４°である。そして、この比較例では、表面磁束密度の５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが同位相となっている。なお、「表面磁束密度の５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが同位相となっている」とは、「表面磁束密度の５次の波形に対する位相から７次の波形に対する位相を引いた値の絶対値が、９０°を超え２７０°未満の範囲とは異なる値となること」対応する。

そして、以上説明した第１比較例に係るモータでは、図１０に示されるように、巻線鎖交磁束密度の波形（回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形）が、前述の本実施形態の波形（図６参照）と比べて正弦波から乖離した波形となっている。この波形及びこの波形をＦＦＴ解析した結果のグラフを示す図１１、並びに、図１１に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較した以下の表４からもわかるように、トルクリップルの大きさに起因する（６次の誘起電圧歪に起因する）と考えられる巻線鎖交磁束密度の５次及び７次の磁束成分の値を１次の磁束成分の値に対して小さくことが難しく、第１比較例に係るモータでは、トルクリップルを効果的に抑制することが難しい。

（第２比較例）
図１２には、第２比較例に係るモータの表面磁束密度を示す図４に対応するグラフが示されている。この例では、回転電機角が０°から１８０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと対応する範囲においては、０°から９０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、増加した後に減少するようになっている。また、９０°から１８０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、増加した後に減少するようになっている。

また、回転電機角が１８０°から３６０°の範囲では、すなわち、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと対応する範囲においては、１８０°から２７０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、減少した後に増加するようになっている。また、２７０°から３６０°へ向かうにつれて、表面磁束密度が、減少した後に増加するようになっている。

図１３には、図１２に示された表面磁束密度の波形についてＦＦＴ解析を行った結果のグラフが示されている。この図に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較したものを以下の表５に示す。

表３に示されるように、表面磁束密度の５次の波形に対する位相は−３．６６°であり、７次の波形に対する位相は５．２°である。そして、この比較例では、表面磁束密度の５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが同位相となっている。

そして、以上説明した第２比較例に係るモータでは、図１４に示されるように、巻線鎖交磁束密度の波形（回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形）が、前述の本実施形態の波形（図６参照）と比べて正弦波から乖離した波形となっている。この波形及びこの波形をＦＦＴ解析した結果のグラフを示す図１５、並びに、図１５に示された１次、５次及び７次の磁束成分に着目して比較した以下の表６からもわかるように、トルクリップルの大きさに起因する（６次の誘起電圧歪に起因する）と考えられる巻線鎖交磁束密度の５次及び７次の磁束成分の値を１次の磁束成分の値に対して小さくことが難しく、第２比較例に係るモータでは、トルクリップルを効果的に抑制することが難しい。

以上の第１比較例に係るモータ及び第２比較例に係るモータの結果からもわかるように、図１〜図３に示された本実施形態のモータ１０のように構成することで、トルクリップルを効果的に低減できることがわかる。

なお、本実施形態では、図４に示されるように、表面磁束密度が、回転電機角の３０°から６０°の範囲、１２０°から１５０°の範囲、２１０°から２４０°の範囲、３００°から３３０°の範囲においてほぼ変化しないように構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、表面磁束密度が、回転電機角が３０°から６０°の範囲においては３０°から６０°へ向かうにつれて増加するように、回転電機角が１２０°から１５０°の範囲においては１２０°から１５０°へ向かうにつれて９０°から１２０°の範囲に対して緩やかに減少するように、回転電機角が２１０°から２４０°の範囲においては２１０°から２４０°へ向かうにつれて減少するように、回転電機角が３００°から３３０°の範囲においては３００°から３３０°へ向かうにつれて２７０°から３００°の範囲に対して緩やかに増加するように設定してもよい。

また、図３に示されるように、本実施形態のモータ１０では、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、が周方向に間隔をあけて配列されている。すなわち、本実施形態のモータ１０では、周方向に隣り合う一対の磁極中心Ｐ（周方向に隣り合うＮ極の磁極中心Ｐ及びＳ極の磁極中心Ｐ）の間の周方向の中央において、マグネット３０Ｎとマグネット３０Ｓとが周方向に離間している。この構成は、図１６に示されるように、ロータハウジング２８の一部（周壁２８Ｂ）を磁路として用いることができることを前提とした構成である。例えば、ロータハウジング２８の一部（周壁２８Ｂ）を磁路として用いることができない構成においては、図１７に示されるように、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、の間に隙間埋め用の磁石や磁性鋼板等の磁性体５０を設ければよい。或いは、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎと、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓと、を周方向に当接させた構成とすればよい。なお、ロータハウジング２８の一部（周壁２８Ｂ）の寸法公差とマグネット３０の寸法公差を考慮すると、マグネット３０間に隙間を設けた構成のほうが良い。

また、図３に示されるように、本実施形態のモータ１０では、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎを磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に当接させると共に、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓを磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に当接させた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１８に示されるように、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＮ極とされた一対のマグネット３０Ｎを磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に離間させると共に、磁極中心Ｐにおいて径方向内側がＳ極とされた一対のマグネット３０Ｓを磁極中心Ｐにおいて互いに周方向に離間させた構成としてもよい。この場合、極集中配向角度θ１を図３に示された例よりも大きく設定することで、磁極中心における磁束密度が低下することを抑制することができる。その結果、この構成が適用されたモータの高トルク化が妨げられることを抑制することができる。なお、図１８に示された例では、Ｎ極のマグネット３０ＮとＳ極のマグネット３０Ｓとを周方向に当接させている。

また、図２に示されるように、本実施形態のモータ１０では、導線部３４Ａを径方向に１層とした構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１９に示されるように、導線部３４Ａを径方向に２層等の複層にした構成としてもよい。

また、図２０に示されるように、周方向に隣り合う導線部３４Ａ間に隙間が設けられた構成としてもよい。さらに、図２１に示されるように、Ｕ相の導線部３４Ａ、Ｖ相の導線部３４Ａ及びＷ相の導線部３４Ａの周方向への配列順序を図２とは異なる順序に配列してもよい。

なお、図１〜図７及び図１６〜図２１の構成は、アウタロータ型のモータだけではなく図２２に示されたインナロータ型のモータ５２にも適用できる。なお、インナロータ型のモータ５２において前述のモータ１０と対応する部材及び部分には、前述のモータ１０と対応する部材及び部分と同じ符号を付している。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０モータ、２０ロータ、３０マグネット、３２ステータコア、３４コイル体（コイル）、３４Ａ導線部、４０導線（巻線）、５２モータ、Ｐ磁極中心

Claims

磁性材料を用いて環状に形成されたステータコア（３２）と、導電性の巻線を用いて形成されていると共に前記ステータコアに支持されかつ前記ステータコアの径方向外側の面又は径方向内側の面に沿って周方向に並んで配置された導線部（３４Ａ）を有するコイル（３４）と、を備えたステータ（２２）と、
前記導線部と径方向に対向して配置されたマグネット（３０）を有し、前記コイルに通電されることで回転するロータ（２０）と、
を備え、
前記マグネットにおける前記導線部と対向する面における表面磁束密度を回転電機角０°から３６０°の範囲で測定した波形についてＦＦＴ解析を行い、５次の波形に対する位相と７次の波形に対する位相とが逆位相となるように、前記マグネット内の磁束が設定されたモータ。
前記表面磁束密度が、
回転電機角が３０°から６０°の範囲においては３０°から６０°へ向かうにつれて変化しない又は増加するように、
回転電機角が６０°から９０°の範囲においては３０°から６０°の範囲に対してより増加するように、
回転電機角が９０°から１２０°の範囲においては９０°から１２０°へ向かうにつれて減少するように、
回転電機角が１２０°から１５０°の範囲においては１２０°から１５０°へ向かうにつれて変化しない又は９０°から１２０°の範囲に対して緩やかに減少するように、
回転電機角が２１０°から２４０°の範囲においては２１０°から２４０°へ向かうにつれて変化しない又は減少するように、
回転電機角が２４０°から２７０°の範囲においては２１０°から２４０°の範囲に対してより減少するように、
回転電機角が２７０°から３００°の範囲においては２７０°から３００°へ向かうにつれて増加するように、
回転電機角が３００°から３３０°の範囲においては３００°から３３０°へ向かうにつれて変化しない又は２７０°から３００°の範囲に対して緩やかに増加するように、
前記マグネット内の磁束が設定された請求項１に記載のモータ。
前記ロータは、周方向に並んで配列された複数の前記マグネットを含んで構成され、
周方向に隣り合う一対の磁極中心（Ｐ）の間の周方向の中央において、一対の前記マグネットが周方向に離間している請求項１又は請求項２記載のモータ。
前記ロータは、周方向に並んで配列された複数の前記マグネットを含んで構成され、
周方向に隣り合う一対の磁極中心において、一対の前記マグネットが周方向に離間している請求項１又は請求項２記載のモータ。