特開 2020-191692 モータ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-191692(P2020-191692A)

(43)【公開日】2020年11月26日

(54)【発明の名称】モータ装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20060101AFI20201030BHJP

   H02P 6/08 20160101ALI20201030BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/27 501M

   H02P6/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-94021(P2019-94021)

(22)【出願日】2019年5月17日

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(72)【発明者】

【氏名】眞保 信之

(72)【発明者】

【氏名】三竹 晃司

【テーマコード（参考）】

5H560

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H560BB12

5H560EC04

5H560XA15

5H622AA00

5H622CA02

5H622CA10

5H622QA04

5H622QB05

(57)【要約】

【課題】回転子の構成を変更することなくトルクを向上させる。
【解決手段】モータ装置１００は、鉄心２１と、鉄心２１に巻回された複数の巻線２３と、を有する固定子２と、回転軸に対して回転可能であり、複数の永久磁石３３が周方向に沿って取り付けられることで、周方向に複数の磁極が形成された回転子３と、を有するＳＰＭモータ１と、ＳＰＭモータ１の複数の巻線２３に対して電流を供給する電力供給部５と、を有し、複数の磁極のそれぞれは、磁化容易軸方向が前記固定子側に向かって集中するような配向であり、電力供給部から供給する電流は台形波である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄心と、前記鉄心に巻回された複数の巻線と、を有する固定子と、回転軸に対して回転可能であり、複数の永久磁石が周方向に沿って取り付けられることで、周方向に複数の磁極が形成された回転子と、
を有するモータと、
前記モータの前記複数の巻線に対して電流を供給する電力供給部と、
を有し、
前記複数の磁極のそれぞれは、磁化容易軸方向が前記固定子側に向かって集中するような配向であり、
前記電力供給部から供給する電流は台形波である、モータ装置。

【請求項2】

前記電流は電流位相角が正である、請求項１に記載のモータ装置。

【請求項3】

前記磁極は、前記磁化容易軸方向が集中する位置が前記回転子の回転方向に沿って前記磁極の中央部よりも後方に設けられる、請求項１または２に記載のモータ装置。

【請求項4】

前記台形波は、実質的に電流が流れない無通電期間を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、永久磁石を利用したモータにおいて、トルクの向上を図るために永久磁石の配向の検討が進められている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−１３４８４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、トルクのさらなる向上が求められている。

【0005】

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、回転子の構成を変更することなくトルクを向上させることが可能なモータ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るモータ装置は、鉄心と、前記鉄心に巻回された複数の巻線と、を有する固定子と、回転軸に対して回転可能であり、複数の永久磁石が周方向に沿って取り付けられることで、周方向に複数の磁極が形成された回転子と、を有するモータと、前記モータの前記複数の巻線に対して電流を供給する電力供給部と、を有し、前記複数の磁極のそれぞれは、磁化容易軸方向が前記固定子側に向かって集中するような配向であり、前記電力供給部から供給する電流は台形波である。

【0007】

上記のモータ装置によれば、複数の磁極のそれぞれにおいて、磁化容易軸方向が固定子側に向かって集中するような配向であり、さらに、電力供給部から供給される電流を台形波とすることで、モータから出力されるトルクを向上させることができる。電流の波形を台形とすることによって、磁化容易軸方向が固定子側に向かって集中するような所謂集中配向とされている磁極のうち回転子の回転方向に沿った端部と、巻線に対して供給される電力供給部からの電流と、によって発生するマイナストルクを小さくすることができ、その結果、回転子の構成を変更することなくモータから出力されるトルクを向上させることが可能となる。

【0008】

ここで、前記電流は前記電流位相角が正である態様とすることができる。

【0009】

電力供給部から供給される電流位相角を正とすることにより、集中配向している磁極と、巻線に対して供給される電力供給部からの電流が鉄心に発生させる磁界との相互作用がトルクを増大させる方向に働くので、トルクをさらに向上させることができる。

【0010】

また、前記磁極は、前記磁化容易軸方向が集中する位置が前記回転子の回転方向に沿った前記磁極の中央部よりも後方に設けられる態様とすることができる。

【0011】

磁極の磁化容易軸方向が集中する位置を回転子の回転方向に沿った前記磁極の中央部よりも後方に設けた場合、磁極の回転方向に沿った後方側の端部と、電力供給部から電流が供給される巻線と、によって発生するマイナストルクをさらに抑制することができる。したがって、トルクをさらに向上させることができる。

【0012】

また、前記台形波は、実質的に電流が流れない無通電期間を有する態様とすることができる。

【0013】

台形波に無通電期間を有する構成とすることで、磁極の回転方向に沿った後方側の端部と、巻線に対して供給される電力供給部からの電流と、によって発生するマイナストルクを抑制することができる。そのため、トルクをさらに向上させることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、回転子の構成を変更することなくトルクを向上させることが可能なモータ装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、一実施形態に係るモータ装置の概略構成図である。

【図2】図２は、モータ装置に含まれるＳＰＭモータの一部拡大図である。

【図3】図３は、永久磁石の配向（集中配向）について説明する図である。

【図4】図４は、永久磁石の配向（平行配向）について説明する図である。

【図5】図５は、永久磁石における表面磁束密度について説明する図である。

【図6】図６は、電力供給部からの電流の波形（正弦波）について説明する図である。

【図7】図７は、電力供給部からの電流の波形（台形波）について説明する図である。

【図8】図８は、永久磁石の配向の変形例について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態に係るモータ装置の概略構成図である。また、図２は図１に示すモータ装置に含まれるＳＰＭモータ（モータ）の一部拡大図である。図１に示すように、モータ装置１００は、ＳＰＭモータ１と、電力供給部５と、を有する。ＳＰＭモータ１は、固定子２（ステータ）と、固定子２の内部に回転自在に配置された回転子３（ロータ）とを有している。

【0018】

固定子２は、鉄心２１と、鉄心２１に巻装された複数の巻線２３と、から構成される。鉄心２１は、複数のティース２５を有している。また、巻線２３は、固定子２における隣接するティース２５の間のスロット２７に設けられる。巻線２３は、スロット２７を通して所定間隔で所定数配置され、巻線２３への通電により、回転子３を回転させるための回転磁界を発生させる。また、回転子３は、シャフト３１と、シャフト３１の周囲に配置された電磁鋼板等から構成されるコア３２（バックヨーク）と、コア３２の外周側に設けられた永久磁石３３と、を有している。

【0019】

電力供給部５は、固定子２の複数の巻線２３に対して３相交流電流を流す機能を有する。電力供給部５が複数の巻線２３に対して３相交流電流を流すことで回転子３を回転させるための回転磁界が形成される。回転磁界によって、回転子３は、回転軸となる軸心Ｘを中心に例えば矢印Ｐで示す回転方向（反時計回り）に回転可能とされている。

【0020】

図１に示すＳＰＭモータ１は、スロット２７を２４個有した固定子２を有している。２４個のスロット２７それぞれを通して巻線２３が集中巻で９０ターン巻回されているとする。巻線２３は、所定の順に電気的に接続されると共に電力供給部５にも電気的に接続される。ＳＰＭモータ１の回転子３は、１６個の永久磁石３３によって、Ｎ極又はＳ極を示す磁極を８対有している。すなわち、１個の永久磁石３３が１つの磁極を構成している。このように、ＳＰＭモータ１は、１６極２４スロットのインナーロータ型のＳＰＭモータである。

【0021】

図３は、ＳＰＭモータ１に含まれる複数の永久磁石３３のうちの一部（隣接する２つの永久磁石３３）を示している。

【0022】

まず、永久磁石３３の材料について説明する。複数の永久磁石３３は、同じ材料で構成された永久磁石としてもよいし、互いに異なる材料で構成された永久磁石としてもよい。具体的には、各永久磁石３３は、フェライト磁石、希土類系磁石、または、合金磁石等とすることできる。ただし、永久磁石３３の材料の種類は上記に限定されない。また、永久磁石の製造方法についても特に限定されず、焼結により製造されてもよいし、熱間成型および熱間加工を行って製造されてもよい。

【0023】

なお、複数の永久磁石３３は、互いに異なる材料の磁石であってもよい。

【0024】

また、永久磁石３３は、その配向が所謂集中配向となっている。この点について、図３を参照しながら説明する。図３では、複数の永久磁石３３のうちの２つの永久磁石３３Ａ，３３Ｂを示している。永久磁石３３Ａは、回転子の外方（作用面側）がＮ極となる磁石であり、永久磁石３３Ｂは、回転子の外方（作用面側）がＳ極となる磁石である。永久磁石３３Ａは磁化容易軸方向が特定の集中点Ｃ１に集中するように配向している。集中点Ｃ１は、永久磁石３３Ａの周方向の中央であって、回転子３の軸心Ｘ（図１参照）に対して永久磁石３３Ａよりも離間した位置（外方）、すなわち固定子２（作用面）側とされる。また、永久磁石３３Ｂは磁化容易軸方向が特定の集中点Ｃ２に集中するように配向している。集中点Ｃ２は、永久磁石３３Ｂの周方向の中央であって、回転子３の軸心Ｘ（図１参照）に対して永久磁石３３Ｂよりも離間した位置（外方）、すなわち固定子２（作用面）側とされる。図３では、２つの永久磁石３３Ａ，３３Ｂのみを示しているが、ＳＰＭモータ１に用いられる全ての永久磁石３３について、それぞれ特定の集中点に集中するような配向を有している。

【0025】

なお、図４は、一般的に回転子に用いられる永久磁石３４Ａ，３４Ｂを示している。永久磁石３４Ａ，３４Ｂは、永久磁石３３Ａ，３３Ｂに対応する磁石であるが、それぞれ、磁化容易軸方向が一律に特定の方向に平行とされている所謂平行配向である。永久磁石３４Ａ，３４Ｂの場合、それぞれ弓形の磁石形状の中心線に平行に磁化容易軸方向が揃っている状態である。回転子に用いられる永久磁石は、図４に示す永久磁石３４Ａ，３４Ｂのように配向が磁石形状の中心線に平行とされているものか、または、磁化容易軸方向が回転子の軸心に対して放射状に配向する所謂ラジアル配向のものが一般的である。永久磁石３４Ａ，３４Ｂのように磁石形状が弓形である場合、磁石の外周面又は内周面などの円弧の中心から放射状に磁化容易軸方向が揃っているものをラジアル配向ということができる。これに対して、本実施形態に係る永久磁石３３（３３Ａ，３３Ｂ）は、磁化容易軸方向が固定子２側（作用面側）に向かって集中するような配向（集中配向）とされることで、トルクの向上が図られている。

【0026】

なお、図３では、永久磁石３３Ａ，３３Ｂの磁化容易軸方向が特定の集中点Ｃ１，Ｃ２に集中されている状態を示しているが、本実施形態に係るモータ装置１００の回転子３に設けられる複数の磁極がそれぞれ「磁化容易軸方向が固定子２側（作用面側）に向かって集中するような配向」である、とは、磁化容易軸方向が一点に集中する構成に限定されるものではない。すなわち、磁化容易軸方向が集中する先は一点でなくてもよく、複数点に磁化容易軸方向が集中するような状態であってもよい。また、ある程度広さを持つ領域に磁化容易軸方向が集中する場合でもあってもよい。これらのいずれの状態であっても、磁極が「磁化容易軸方向が固定子２側（作用面側）に向かって集中するような配向」であるといえる。また、永久磁石３３のような弓形の磁石の場合、周方向に沿った中心付近での磁化容易軸方向が上述の集中点に集中しているが、周方向端部に向かって離れるにつれて磁化容易軸方向が集中点に向かう方向から徐々に変化する。このような場合であっても、「磁化容易軸方向が固定子２側（作用面側）に向かって集中するような配向」を有しているという。このように、「磁化容易軸方向が固定子２側（作用面側）に向かって集中するような配向」は、図３で示した配向に限定されない。

【0027】

図５は、永久磁石３３Ａ，３３Ｂの表面（固定子２側の表面）における磁束密度の分布（シミュレーション結果）を示している。図５に示すように、永久磁石３３Ａ，３３Ｂのいずれも、表面の磁束密度は永久磁石の端部を除いて場所によらずほぼ一定となっている。なお、本実施形態では、永久磁石３３Ａ，３３Ｂの表面磁束密度がほぼ一定である場合について説明するが、この磁束密度の分布は一例である。すなわち、表面の磁束密度の分布は、永久磁石の場所によらず一定であってもよいし、例えば、周方向中央の磁束密度が最大となるように制御されていてもよい。また、周方向中央付近の磁束密度が両端部よりも小さくなるように制御されていてもよい。このように、永久磁石３３Ａ，３３Ｂの表面における磁束密度の分布は適宜変更することができる。

【0028】

なお、永久磁石３３への着磁（磁化）方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。

【0029】

次に、電力供給部５から供給される電流について説明する。上述のように電力供給部５は、複数の巻線２３に対して、電気角において１２０°位相が互いにずれた３相交流電流を流すことで、回転磁界を形成している。図１に示すモータ装置１００では、電力供給部５からＳＰＭモータ１の巻線２３に対して１周期（電気角３６０°）が機械角４５°に相当する交流電流が送られる。図６では、一般的なモータの動作に用いられる電流波形の一種である正弦波の交流電流のうちの１相の電流の波形を示している。一般的なモータでは、図６で示す正弦波の波形を有する電流を組み合わせた交流電流、または、正弦波ではなく矩形波（疑似正弦波）の波形を有する電流を組み合わせた交流電流が用いられている。正弦波の代わりに用いられる矩形波とは、例えば、電気角１２０°の矩形波電流であり、電気角１２０°の間所定量の電流が流れ、電気角６０°の間実質的に電流が流れない（無通電）、という状態を繰り返すことで、正弦波と同様の交流型の電流を形成するものである。

【0030】

一方、本実施形態に係るモータ装置１００では、電力供給部５からＳＰＭモータ１の固定子２の巻線２３に対して台形波の波形を有する電流が供給される。図７では、７つの台形波の電流波形を示している。図７のうち台形波Ｌ０は、図６に示す正弦波の波形に対応する台形波である。台形波Ｌ０は、矩形波よりも長い間（例えば、図７に示す例の場合、電気角１４４°の間）、巻線２３に対して電流が流れる。また、実質的に電流が流れない期間（無通電期間）が電気角３６°の間となる。実質的に電流が流れない状態とは、流れる電流が０または十分に小さく、磁界の変化等のような電流による実質的な状態変化が生じない状態をいう。ただし電気角１４０°の間に電流が流れていない状態（０Ａ）から所定の電流値となるまでの立ち上がりの期間（立ち上がり期間）と、所定の電流値から電流が流れていない状態（０Ａ）となるまでの立ち下がりの期間（立ち下がり期間）と、を有する。すなわち、台形波の場合、電流値の絶対値が徐々に大きくなる期間（立ち上がり期間）、電流値が一定値の期間、及び、電流値が徐々に小さくなる期間（立ち下がり期間）が電気角１４４°の間に含まれていることになる。台形波Ｌ０の場合、立ち上がりの期間及び立ち下がりの期間は、電気角２４°分とされている。立ち上がり期間及び立ち下がり期間での単位角辺りの電流の変化量は一定とされている。このように、台形波Ｌ０では、矩形波と比較して立ち上がり期間及び立ち下がり期間を有している。

【0031】

モータ装置１００では、電力供給部５から台形波Ｌ０に対応する波形を有する３相交流電流をＳＰＭモータ１の巻線２３に対して供給することで、固定子２に対して回転子３を回転させる。

【0032】

本実施形態に係るモータ装置１００では、上記のように、磁化容易軸方向が固定子２側（作用面側）に向かって集中するような配向とされている永久磁石３３を有する回転子３を含むＳＰＭモータ１に対して、電力供給部５から台形の凹凸を有する台形波状の電流が流れる。これにより、ＳＰＭモータ１の固定子２に対して回転子３が回転する。

【0033】

ここで、上記のように、集中配向とされている永久磁石３３が取り付けられた回転子３を含むＳＰＭモータ１に対して台形波状の電流を流した場合、従来のモータと比べて出力トルクを向上させることができる。

【0034】

従来は、ＳＰＭモータの回転子に用いられる永久磁石の配向は、平行配向またはラジアル配向とすることが知られていた。これに対して、磁化容易軸方向が集中するような配向（集中配向）とした場合、出力トルクが向上することは知られていた。一方、ＳＰＭモータの固定子に設けられた巻線に対して通電する電流の波形としては正弦波または矩形波を用いることは知られていた。電流の波形として矩形波を選択した場合、正弦波を選択した場合と比較してトルクが向上することも知られていた。したがって、磁化容易軸方向が集中するような配向（集中配向）である永久磁石が回転子に取り付けられたＳＰＭモータの巻線に対して矩形波の電流を通電した場合、出力トルクが向上すると考えられる。

【0035】

これに対して、本実施形態に係るモータ装置１００では、磁化容易軸方向が固定子２側（作用面側）に向かって集中するような配向である永久磁石３３を有するＳＰＭモータ１の巻線２３に対して通電する電流の波形を台形波とすることで、出力トルクがさらに向上する。この理由としては、台形波の電流では矩形波と比較して電流値が徐々に変化する立ち上がり期間及び立ち下がり期間を有することによると考えられる。立ち上がり期間及び立ち下がり期間において、巻線２３に対して供給される電流と永久磁石３３とにより発生するマイナストルクを抑制することができ、その結果、ＳＰＭモータ１から出力されるトルクを向上させることが可能となると考えられる。特に、マイナストルクが生じ得る期間の電流変化が立ち下がりとなるような台形波を採用することで、マイナストルクを低減させることができるため、ＳＰＭモータ１としての出力トルクを大きくすることができる。

【0036】

上記の点について、シミュレーションを行った結果を以下に示す。

【0037】

まず、図１に示すＳＰＭモータ１（ただし、シャフト３１は含まず）をモデルとし、巻線２３に対して通電する電流の波形を変化させた場合の出力トルクについて、解析ソフトを用いたシミュレーションによって算出した。解析条件等を含む諸元について、表１に示す。解析ソフトは、ＪＭＡＧ−Ｄｅｓｉｇｎｅｒ Ｖｅｒ．１７．１（ＪＳＯＬ社製）を使用した。

【0038】

【表1】

【0039】

上記の構造を有するＳＰＭモータ１に対して、電力供給部５から互いに異なる３種類の波形の３相交流電流を流した場合の出力トルク（平均トルク：単位Ｎ・ｍ）を算出した。３種類の波形とは、正弦波、矩形波、及び、台形波（図７に示す台形波Ｌ０に対応するもの）である。出力トルクの算出結果を表２に示す。表２では、ＳＰＭモータ１に対して取り付けた永久磁石の配向が平行配向である場合（図４参照）、ラジアル配向である場合、及び、集中配向である場合（図３参照）、のそれぞれについて、評価を行った結果を示している。

【0040】

【表2】

【0041】

上記のように、本実施形態に係るモータ装置１００によれば、複数の磁極のそれぞれにおいて、磁極よりも外方で磁化容易軸方向が固定子側（作用面側）に向かって集中するような配向であり、さらに、電力供給部から供給される電流を台形波とすることで、モータから出力されるトルクを向上させることができる。電流の波形を台形とすることによって、所謂集中配向とされている磁極のうち回転子３の回転方向に沿った端部と、巻線２３に対して供給される電力供給部５からの電流と、によって発生するマイナストルクを小さくすることができ、その結果、回転子３の構成を変更することなくモータから出力されるトルクを向上させることが可能となる。なお、上記のモータ装置１００のＳＰＭモータ１の場合には、１個の永久磁石３３によって１つの磁極が形成されているので、１個の永久磁石３３の回転方向に沿った端部と電流とによって形成されるマイナストルクを抑制することで、回転子３の構成を変更することなくＳＰＭモータ１からの出力トルクを向上させることができる。

【0042】

また、上記のように、台形波に無通電期間を有する構成とすることで、集中配向している磁極が、巻線に対して供給される電力供給部からの電流が鉄心に発生させる磁界との相互作用によって、不要なトルクを抑制することができる。そのため、トルクをさらに向上させることができる。

【0043】

なお、上記実施形態では、電力供給部５から供給される電流は台形波Ｌ０（図７参照）である場合について説明した。この台形波Ｌ０は、電流位相差が０°であるものに対応する。これに対して、電力供給部５から供給される台形波の電流について、電流位相差を変化させてＳＰＭモータ１に対して供給することもできる。このうち、電流位相差を正とした台形波をＳＰＭモータ１の巻線２３に対して供給することで、上述のマイナストルクをさらに抑制し、出力トルクを向上させることが可能となる。

【0044】

図７では、電流位相差が０°である台形波Ｌ０のほか、電流位相差が正とされている３種類の台形波Ｌ１〜Ｌ３と、電流位相差が負とされている３種類の台形波Ｌ４〜Ｌ６と、を示している。台形波Ｌ１〜Ｌ３は、それぞれ電流位相差が（電気角として）＋１８°、＋１２°、＋６°とされている。また、台形波Ｌ４〜Ｌ６は、それぞれ電流位相差が（電気角として）−６°、−１２°、−１８°とされている。このような台形波Ｌ０及び台形波Ｌ１〜Ｌ６を電力供給部５からＳＰＭモータ１に対して供給した場合の出力トルクの算出結果（平均トルク：単位Ｎ・ｍ）を表３に示す。なお、表３でのＬ０及びＬ１〜Ｌ６は、図７の台形波Ｌ０〜Ｌ６に対応する。なお、表３では、永久磁石が集中配向である場合のほか、平行配向及びラジアル配向の場合も参考として示している。

【0045】

【表3】

【0046】

表３に示す結果から、電流位相角を正とすることにより、出力トルクをさらに大きくすることができることが確認された。これは、電流位相角を正とすることにより、電流が流れる期間を前倒しにすることができることで、立ち下がり期間におけるＳＰＭモータ１で逆向きのトルク（マイナストルク）の発生をより効果的に防ぐことができるためと考えられる。

【0047】

このように、電力供給部５から供給される電流位相角を正とすることにより、磁極の回転方向に沿った後方側の端部と、巻線２３に対して供給される電力供給部５からの電流と、によって発生するマイナストルクをさらに抑制することができる。したがって、ＳＰＭモータ１からの出力トルクをさらに向上させることができる。

【0048】

なお、表３の結果によれば、電流位相角を＋１２°とした場合に出力トルクをより大きくすることができている。ただし、電流位相角と出力トルクとの関係は、モータの構成（特に磁極の数とスロットの数の関係等）によっても変化すると考えられる。

【0049】

また、上記実施形態では、磁極の集中点が磁極（永久磁石３３）の周方向の中央に設けられる場合について説明したが、集中点は周方向に沿って移動させてもよい。このとき、磁化容易軸方向が集中する位置を、回転子３の回転方向（矢印Ｐで示す方向）に対して磁極の中央部よりも後方に移動させた場合、ＳＰＭモータ１からの出力トルクをさらに向上させることができる。

【0050】

図８は、集中点Ｃ３を回転方向（矢印Ｐで示す方向）に対して後方に設けて、磁化容易軸方向を集中させた永久磁石３３Ｘを示している。図８に示す永久磁石３３Ｘでは、回転方向に沿った永久磁石３３Ｘの長さのうち後端から１／３となる位置の付近（永久磁石３３Ｘの角度が機械角で２２．５°であるのに対して、中央部から後方へ３．７５°移動させた位置）に集中点Ｃ３が設けられている。永久磁石３３Ｘのように１つの磁石により磁極が形成されている場合、回転方向に沿った磁極の中央部とは、永久磁石３３Ｘの実質的な外形中央部であり、それよりも後方とは、実質的な外形中央からずれた位置となる。磁化容易軸方向が集中する位置に対応する集中点Ｃ３を中央から後方に移動させると、図８に示すように永久磁石３３Ｘに形成される配向が、回転方向に沿った中心に対して対称ではなくなり、前後で非対称な配向となる。このような配向を有する永久磁石３３ＸをＳＰＭモータ１の回転子３で使用することで、磁極の回転方向に沿った後方側の端部と、巻線２３に対して供給される電力供給部５からの電流と、によって発生するマイナストルクがさらに抑制される。したがって、ＳＰＭモータ１からの出力トルクをさらに向上させることができる。なお、上記実施形態で説明した永久磁石３３Ａ，３３Ｂと同様に、「磁化容易軸方向が固定子２側（作用面側）に向かって集中するような配向」を有していればよく、磁化容易軸方向が一点に集中していなくてもよい。

【0051】

表４は、磁化容易軸方向の集中する位置が互いに異なる永久磁石を取り付けたＳＰＭモータ１に対して、電力供給部５から電流を供給した場合の出力トルク（平均トルク：単位Ｎ・ｍ）を算出した結果である。表４に示す結果のうち、「中央」とは、図３に示す配向を有する永久磁石を取り付けた場合の結果であり、「後方」とは、図８に示す配向を有する永久磁石を取り付けた場合の結果である。

【0052】

【表4】

【0053】

表４に示すように、磁化容易軸方向が集中する位置を後方に移動させることによって、出力トルクが向上することが確認された。なお、集中点の位置は、図８に示す集中点Ｃ３で示す位置に限定されず、回転方向に沿って前後にさらに移動させてもよい。なお、永久磁石３３Ｘの角度が機械角で２２．５°である場合に、集中点Ｃ３を上記の位置付近とすることで、出力トルクの向上効果が高められる。

【0054】

発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0055】

例えば、上記実施形態では、ＳＰＭモータ１について説明したが、モータの種類は特に限定されず、例えば、回転子に設けられた磁石挿入孔に対して永久磁石を挿入するＩＰＭモータであってもよい。また、１つの磁極を構成する永久磁石の数は１個に限定されない。例えば、周方向に沿って配置された複数の永久磁石によって１つの磁極が形成される場合もある。そのような場合であっても、複数の永久磁石それぞれの配向を制御することで、上記のように１つの磁極に係る磁化容易軸方向が集中するような配向とすることによって、上記実施形態で説明した作用効果を得ることができる。また、上記実施形態では、弓形状の永久磁石３３を用いて説明したが、永久磁石の形状は特に限定されない。例えば平板状の永久磁石を用いた場合でも磁化容易軸方向が集中するような配向を実現することが可能である。

【0056】

また、磁極の磁化容易軸方向が固定子側（作用面側）に向かって集中するような配向とする場合に、どの方向に磁化容易軸方向を集中させるかは適宜変更することができる。上記実施形態では、磁化容易軸方向が集中する場所を回転方向（周方向）に沿った中央部または後方とする場合について説明したが、前方としてもよい。また、磁化容易軸が集中する場所（集中点に相当する場所）は軸心Ｘに対して永久磁石よりも外方とするが、その位置（軸心からの距離）は適宜変更することができる。

【0057】

また、台形波の形状は適宜変更することができる。上記実施形態で説明した立ち上がり期間及び立ち下がり期間の長さは一例であり、これに限定されない。また、立ち上がり期間及び立ち下がり期間での電流の変化量も適宜変更することができる。また、無通電期間の長さも適宜変更することができる。

【0058】

また、回転子に設けられる磁極の数、配置、形状等は上記実施形態に限定されない。同様に、固定子を構成する鉄心の形状及び巻線の数及び巻回数等も適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0059】

１…ＳＰＭモータ、２…固定子、３…回転子、５…電力供給部、２１…鉄心、２３…巻線、２５…ティース、２７…スロット、３１…シャフト、３２…コア、３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｘ…永久磁石。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】