(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】P2023048864
(43)【公開日】2023-04-07
(54)【発明の名称】埋め込み磁石同期モータ
(51)【国際特許分類】
H02K 1/276 20220101AFI20230331BHJP
H02K 21/14 20060101ALI20230331BHJP
【ＦＩ】
H02K1/276
H02K21/14 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021158420
(22)【出願日】2021-09-28
(71)【出願人】
【識別番号】000144027
【氏名又は名称】株式会社ミツバ
(74)【代理人】
【識別番号】110002871
【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮木 淳
(72)【発明者】
【氏名】荒居 雄作
(72)【発明者】
【氏名】神林 恭兵
【テーマコード（参考）】
5H621
5H622
【Ｆターム（参考）】
5H621AA02
5H621BB07
5H621HH01
5H622AA02
5H622CA02
5H622CA05
5H622CA10
5H622CA14
5H622CB03
5H622CB05
(57)【要約】
【課題】小型、高性能で、コギングを抑制できる埋め込み磁石同期モータを提供する。
【解決手段】ステータと、ステータの内周側に配置されたロータと、を備えるモータであって、ロータは、ロータの周方向に一定間隔で配置されたロータ極を有するロータコアと、ロータコアに取り付けられ、ロータ極を挟んでＮ極どうしまたはＳ極どうしが向き合うように配置された一対の永久磁石と、を備え、一対の永久磁石は、回転軸と直交する平面内において、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面が互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面がなす角度が１３０°～１５０°の範囲とされている。
【選択図】図１
【解決手段】ステータと、ステータの内周側に配置されたロータと、を備えるモータであって、ロータは、ロータの周方向に一定間隔で配置されたロータ極を有するロータコアと、ロータコアに取り付けられ、ロータ極を挟んでＮ極どうしまたはＳ極どうしが向き合うように配置された一対の永久磁石と、を備え、一対の永久磁石は、回転軸と直交する平面内において、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面が互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面がなす角度が１３０°～１５０°の範囲とされている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータと、
前記ステータの内周側に配置されたロータと、
を備えるモータであって、
前記ロータは、
前記ロータの周方向に一定間隔で配置されたロータ極を有するロータコアと、
前記ロータコアに取り付けられ、前記ロータ極を挟んでＮ極どうしまたはＳ極どうしが向き合うように配置された一対の永久磁石と、
を備え、
前記一対の永久磁石は、回転軸と直交する平面内において、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面が互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石の磁力と直交する前記平面がなす角度が１３０°～１５０°の範囲とされている、埋め込み磁石同期モータ。
前記ステータの内周側に配置されたロータと、
を備えるモータであって、
前記ロータは、
前記ロータの周方向に一定間隔で配置されたロータ極を有するロータコアと、
前記ロータコアに取り付けられ、前記ロータ極を挟んでＮ極どうしまたはＳ極どうしが向き合うように配置された一対の永久磁石と、
を備え、
前記一対の永久磁石は、回転軸と直交する平面内において、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面が互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石の磁力と直交する前記平面がなす角度が１３０°～１５０°の範囲とされている、埋め込み磁石同期モータ。
【請求項2】
回転軸と直交する平面内において、前記一対の永久磁石のそれぞれの磁力と直交する方向における幅が、前記ロータコアの外径の０．２６６～０．３０２倍の範囲とされている、請求項１に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【請求項3】
回転軸と直交する平面内において、前記一対の永久磁石のそれぞれの磁力の方向における厚みが、前記ロータコアの外径の０．０５６～０．０７１倍の範囲とされている、請求項１または請求項２に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【請求項4】
前記ロータ極の数が８である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【請求項5】
前記ステータは、ステータコアを備え、
前記ステータコアは、
径方向に延びてコイルが巻き巻かれるコイル装着部を備え、
前記コイル装着部における周方向の幅が、前記ステータコアの内径の０．２５～０．３６倍の範囲とされている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
前記ステータコアは、
径方向に延びてコイルが巻き巻かれるコイル装着部を備え、
前記コイル装着部における周方向の幅が、前記ステータコアの内径の０．２５～０．３６倍の範囲とされている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【請求項6】
前記ステータのスロット数が１２である、請求項５に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【請求項7】
前記ロータコアの外径が３３～４３ｍｍの範囲にある、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【請求項8】
前記ステータコアの内径が３４～４４ｍｍの範囲にある、請求項７に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、埋め込み磁石同期モータに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、磁石を有するロータを備える埋め込み磁石同期モータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６５０７２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば、埋め込み磁石同期モータを小型二輪車用の駆動モータに適用する場合、高トルク・高出力の性能が必要とされる。また、搭載されるスペースが限られるためサイズは小さい方が、また二輪車としての取り回し性を考慮するとコギングも小さい方が望ましい。さらに、同期モータの場合、一般的にマグネット使用量を増やすと出せるトルクが増加する傾向にあるが、部品コストの観点からマグネット使用量の低減が望まれる。さらに、モータの製造工程の観点から、マグネットは、ロータに組み込まれた状態で後着磁できることが望まれる。マグネット形状や配置等の自由度が無数にある中で、このような多くの要件を考慮してモータを設計する必要があり、各部の形状を適切に設計することが求められる。しかし、各部の形状・寸法が特性に与える影響は複雑であり、小型二輪車用のモータとしてこれらをバランスよく適切に設計するのは難しいという課題があった。
【0005】
また、ロータコアに肉盗みを形成することにより、モータの軽量化や性能の向上などを図ることができる。しかし、肉盗みを形成する箇所や形状によっては、モータの性能に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、肉盗みを形成する箇所や形状を考慮する必要がある。
【0006】
本発明は、小型、高トルクで、コギングを抑制できる埋め込み磁石同期モータ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】
【0007】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、
ステータと、
前記ステータの内周側に配置されたロータと、
を備えるモータであって、
前記ロータは、
前記ロータの周方向に一定間隔で配置されたロータ極を有するロータコアと、
前記ロータコアに取り付けられ、前記ロータ極を挟んでＮ極どうしまたはＳ極どうしが向き合うように配置された一対の永久磁石と、
を備え、
前記一対の永久磁石は、回転軸と直交する平面内において、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面が互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石の磁力と直交する前記平面がなす角度が１３０°～１５０°の範囲とされている、埋め込み磁石同期モータを提供する。
ステータと、
前記ステータの内周側に配置されたロータと、
を備えるモータであって、
前記ロータは、
前記ロータの周方向に一定間隔で配置されたロータ極を有するロータコアと、
前記ロータコアに取り付けられ、前記ロータ極を挟んでＮ極どうしまたはＳ極どうしが向き合うように配置された一対の永久磁石と、
を備え、
前記一対の永久磁石は、回転軸と直交する平面内において、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面が互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石の磁力と直交する前記平面がなす角度が１３０°～１５０°の範囲とされている、埋め込み磁石同期モータを提供する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、小型、高トルクで、コギングを抑制できる埋め込み磁石同期モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施例の埋め込み磁石同期モータのロータを軸方向から視た図である。
【図1A】本実施例の埋め込み磁石同期モータのロータを軸方向から視た図である。
【図2】ステータを軸方向から視た図である。
【図3】第２の実施例の埋め込み磁石同期モータを構成するロータコアを軸方向から視た図である。
【図4】第３の実施例の埋め込み磁石同期モータを構成するロータコアを軸方向から視た図である。
【図5】第４の実施例の埋め込み磁石同期モータを構成するロータコアを軸方向から視た図である。
【図6】第５の実施例の埋め込み磁石同期モータを構成するロータコアを軸方向から視た図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。
【0011】
（第１の実施例）
図１および図１Ａは、本実施例の埋め込み磁石同期モータのロータを軸方向から視た図、図２は、ステータを軸方向から視た図である。なお、以下の記載において、軸方向、径方向、周方向、内周側、外周側は、ロータの回転軸を基準として定義されている。
図１および図１Ａは、本実施例の埋め込み磁石同期モータのロータを軸方向から視た図、図２は、ステータを軸方向から視た図である。なお、以下の記載において、軸方向、径方向、周方向、内周側、外周側は、ロータの回転軸を基準として定義されている。
【0012】
本実施例の埋め込み磁石同期モータとして、８極６スロットモータであって、小型二輪車用の駆動モータを例示する。ただし、本発明の埋め込み磁石同期モータの極数、スロット数および用途は任意であり、実施例の開示内容に限定されない。
【0013】
図１および図１Ａは、それぞれ、ロータ２０の周方向の一部であって、１極分の角度（４５°）について図示している。ロータ２０は回転対称形に構成され、他の７極分についても同様の形状とされる。１極分の角度（４５°）内では、ロータ２０は、中心線ＲＣに対して線対称の形状とされる。
【0014】
図２は、ステータ１０の周方向の一部であって、１スロット分の角度（６０°）について図示している。ステータ１０は回転対称形に構成され、他の５スロット分についても同様の形状とされる。１スロット分の角度（６０°）内では、ステータ１０は、中心線ＳＣに対して線対称の形状とされる。
【0015】
【0016】
ロータ２０は、回転軸Ｘ（図１～図２）まわりに回転可能に支持されたシャフト２０Ａと、シャフト２０Ａに取り付けられ、周方向に一定間隔で配置されたロータ極２１Ａを有するリング状のロータコア２１と、ロータコア２１に取り付けられ、ロータ極２１Ａごとに設けられる一対の永久磁石２３と、を備える。一対の永久磁石２３は、ロータ極２１Ａを挟んでＮ極どうしまたは
Ｓ極どうしが周方向に交互に向き合うように配置された直方体形状とされている。永久磁石２３は、ロータコア２１の軸方向の幅の全体に延設されている。なお、本実施例では、永久磁石２３は、ロータコア２１に組み付けた状態で後着磁することが可能である。
Ｓ極どうしが周方向に交互に向き合うように配置された直方体形状とされている。永久磁石２３は、ロータコア２１の軸方向の幅の全体に延設されている。なお、本実施例では、永久磁石２３は、ロータコア２１に組み付けた状態で後着磁することが可能である。
【0017】
図１では、Ｎ極のロータ極２１Ａを挟んで、一対の永久磁石２３のＮ極に対応する側面２３ａどうしが斜めに向き合う状態が示され、図１Ａでは、Ｓ極のロータ極２１Ａを挟んで、一対の永久磁石２３のＳ極に対応する側面２３ａどうしが斜めに向き合う状態が示されている。ロータ２０においては、Ｎ極とＳ極のロータ極２１Ａが、４５°ごとに周方向に交互に配置されている。
【0018】
図１および図１Ａに示すように、ロータコア２１には、永久磁石２３の外周面２３ｂに隣接する領域において、開口２４が形成されている。開口２４は、ロータコア２１を軸方向に貫通しており、永久磁石２３から外周側への磁束の流れを制御し、永久磁石２３の外周側での漏れ磁束を抑制する機能を有する。開口２４と、ロータコア２１の外周端との間には、周方向に延設された架橋部２４ａが、隣接するロータ極２１Ａの境界部分であって、互いに隣接する開口２４の間には、径方向に延設された架橋部２４ｂが、それぞれ設けられている。
【0019】
また、ロータコア２１には、永久磁石２３の内周面２３ｃに隣接する領域において、開口２５が形成されている。開口２５は、ロータコア２１を軸方向に貫通しており、開口２５は、永久磁石２３から内周側への磁束の流れを制御し、永久磁石２３の内周側での漏れ磁束を抑制する機能を有する。
【0020】
図２に示すように、ステータ１０は、ステータティースを構成するステータコア１１と、ステータコア１１の外周側に配置されるステータヨーク１２とを備える。ステータコア１１は、径方向に延びてコイル（不図示）が巻き回されるコイル装着部１１ａと、コイル装着部１１ａから内周側に延びてロータ２０に対向する対向部１１ｂとを有する。対向部１１ｂの内周面は、ロータ２０の外周面との間に所定幅の間隙を介して配置される。対向部１１ｂは、周方向に対し１スロット分の角度（６０°）ごとに設けられ、隣接する対向部１１ｂの間には、周方向のスロット開口幅Ｓ０１（図２）の間隙が設けられている。
【0021】
本実施例では、埋め込み磁石同期モータにおける各部の形状・寸法について、以下の特徴を有する。これらの条件を満たすことにより、小型二輪車の駆動モータとして適したモータサイズを実現することが可能となる。また、小型二輪車用の駆動モータに要求される高トルク・高出力の性能を得ることができる。さらに、コギングを抑制することにより、二輪車としての取り回し性を向上させることができる。さらにまた、マグネット使用量を抑制することができ、コストダウンを図ることができる。本実施例によれば、これらの要素をバランスよく確保することが可能となる。以下の特徴は、本発明の発明者による磁場解析ソフトを用いた解析に基づいて得られたものである。
【0022】
（１）一対の永久磁石２３は、ロータ極２１Ａを挟む位置において、Ｖ字形状を呈するように外周側に向かって間隔が広がるように配置されている。すなわち、一対の永久磁石２３は、回転軸Ｘと直交する平面内、すなわち図１において、それぞれの永久磁石２３の磁力と直交する側面２３ａが互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石２３の上記側面２３ａどうしがなす角度θ（図１）が１３０°～１５０°の範囲とされている。角度θがこの範囲よりも小さいと、後着磁により十分な着磁ができなくなる。また、角度θがこの範囲よりも大きいと、十分なトルクを得ることが困難となる。
【0023】
（２）回転軸Ｘと直交する平面内、すなわち図１において、一対の永久磁石２３のそれぞれの磁力と直交する方向における幅Ｒ０２（図１）が、ロータコア２１の外径Ｒ０１（図１）の０．２６６～０．３０２倍の範囲とされている。これにより、モータに必要なトルクを獲得しつつ、永久磁石２３のサイズを抑制することで、コストダウンを図ることができる。
【0024】
（３）回転軸Ｘと直交する平面内、すなわち図１において、一対の永久磁石２３のそれぞれの磁力の方向における厚みＲ０３（図１）が、ロータコア２１の外径Ｒ０１の０．０５６～０．０７１倍の範囲とされている。これにより、モータに必要なトルクを獲得しつつ、永久磁石２３のサイズを抑制することで、コストダウンを図ることができる。
【0025】
（４）コイル装着部１１ａにおける周方向の幅Ｓ０２（図２）が、ステータコア１１の内径Ｓ０３（図２）の０．２５～０．３６倍の範囲とされている。これにより、磁路の断面積を確保しつつ、コイルの巻線のための十分なスペースを確保することができるので、高トルク時（大電流時）における温度上昇を抑制することができる。
【0026】
（５）ロータコア２１の外径Ｒ０１が３３～４３ｍｍの範囲にある。これにより、小型二輪車の駆動モータとして適した小型モータを得ることができる。
【0027】
（６）ステータコア１１の内径Ｓ０３が３４～４４ｍｍの範囲にある。これにより、小型二輪車の駆動モータとして適した小型モータを得ることができる。また、ステータ１０とロータ２０間のエアーギャップを適切な値とすることができる。
【0028】
（第２の実施例）
以下、第２の実施例の埋め込み磁石同期モータについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
以下、第２の実施例の埋め込み磁石同期モータについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
【0029】
【0030】
図３および図３Ａに示すように、ロータ１２０を構成するロータコア１２１には、軸方向に貫通し、永久磁石２３（図３Ａ）が収容される貫通孔２６と、軸方向に貫通し、シャフト２０Ａが固定される貫通孔３０と、軸方向に貫通する肉盗み３１が形成されている。ロータコア１２１には、周方向の４５°ごとに、Ｎ極のロータ極１２１ＡおよびＳ極のロータ極１２１Ａが、交互に形成される。
【0031】
貫通孔２６には、永久磁石２３が収容されるが、貫通孔２６のうち、永久磁石２３の外周側に開口１２４が、永久磁石２３の内周側に開口１２５が、それぞれ形成される領域が確保されている（図３Ａ）。開口１２４は、第１の実施例における開口２４と同様、永久磁石２３から外周側への磁束漏れを抑制する機能を有する。また、開口１２５は、第１の実施例における開口２５と同様、永久磁石２３から内周側への磁束漏れを抑制する機能を有する。
【0032】
開口１２４は、永久磁石２３の外周面２３ｂよりも、図３Ａにおいて外周面２３ｂに沿った方向の幅が狭まった狭窄部１２４Ａと、狭窄部１２４Ａの外周側に位置し、狭窄部１２４Ａよりも周方向の幅が拡大する拡大部１２４Ｂとを有する。
【0033】
また、図３Ａに示すように、開口１２４（拡大部１２４Ｂ）と、ロータコア１２１の外周端との間には、周方向に延設された架橋部１２４ａが、隣接するロータ極１２１Ａの境界部分であって、互いに隣接する開口１２４（拡大部１２４Ｂ）の間には、径方向に延設された架橋部１２４ｂが、それぞれ設けられている。
【0034】
肉盗み３１は、永久磁石２３の内周側端部よりも外周側まで形成されている。すなわち、図３Ａにおいて、永久磁石２３の内周側端部の位置はラインＬ３で示され、肉盗み３１の外周側端部の位置を示すラインＬ２は、ラインＬ３よりも外周側に位置する。また、肉盗み３１の外周側端部は、軸方向から視て、肉盗み３１を挟み互いに対向する永久磁石２３の側面２３ｄ（図３Ａ）における径方向の中心どうしを結ぶラインＬ１（図３Ａ）よりも内周側にある。すなわち、ラインＬ２は、ラインＬ１よりも内周側に位置する。
【0035】
また、ロータコア１２１には、周方向において互いに隣接する２つの肉盗み３１の間にあり、永久磁石２３の内周側において軸方向に貫通する肉盗み３２が形成されている。肉盗み３１は、肉盗み３２の外周側端部よりも外周側まで形成されている。すなわち、図３において、肉盗み３２の外周側端部の位置は、ラインＬ４により示され、肉盗み３１は、ラインＬ４よりも外周側まで形成されている。
【0036】
本実施例では、ロータコア１２１に、肉盗み３１および肉盗み３２を形成しているので、ロータ１２０の質量および慣性モーメントを低下させることができる。これにより、シャフト２０Ａを支持するベアリングの小型化、衝撃トルクの抑制、モータの回転に対する制御性の向上、およびモータの軽量化などを図ることができる。
【0037】
また、図３に示すように、肉盗み３１および肉盗み３２は、いずれも軸方向にロータ１２０を貫通する丸孔として形成されている。肉盗み３１および肉盗み３２の形状を複雑な形状ではなく、丸孔とすることにより、金型の製造コストおよびメンテナンス費用を抑制することができる。
【0038】
一般的に、ロータコアに形成された肉盗みは、ロータコアにおける磁束の形成状態に悪影響を与え得るため、トルクの減少など、モータの性能低下を招くおそれがある。しかし、本発明の発明者による磁場解析ソフトを用いた解析によれば、肉盗み３１の外周側端部を、肉盗み３１を挟み互いに対向する永久磁石２３の側面２３ｄにおける径方向の中心どうしを結ぶラインＬ１よりも内周側に設定した場合には、肉盗み３１がモータの特性に悪影響を与えないことが判明している。本実施例では、肉盗み３１の外周側端部（ラインＬ２）をラインＬ１よりも内周側に設定することにより、肉盗み３１によるトルクの減少率をゼロとすることができる。
【0039】
（第３の実施例）
以下、第３の実施例の埋め込み磁石同期モータについて、第２の実施例との相違点を中心に説明する。
以下、第３の実施例の埋め込み磁石同期モータについて、第２の実施例との相違点を中心に説明する。
【0040】
【0041】
図４および図４Ａに示すように、ロータ２２０を構成するロータコア２２１には、軸方向に貫通し、永久磁石２３が収容される貫通孔２６と、軸方向に貫通し、シャフト２０Ａが固定される貫通孔３０と、軸方向に貫通する肉盗み３１Ａおよび肉盗み３２が形成されている。ロータコア２２１には、周方向の４５°ごとに、Ｎ極のロータ極２２１ＡおよびＳ極のロータ極２２１Ａが、交互に形成される。
【0042】
肉盗み３１Ａは、永久磁石２３の内周側端部よりも外周側まで形成されている。すなわち、図４Ａにおいて、永久磁石２３の内周側端部はラインＬ３で示され、肉盗み３１Ａの外周側端部を示すラインＬ２は、ラインＬ３よりも外周側に位置する。また、本実施例では、肉盗み３１Ａの外周側端部は、軸方向から視て、肉盗み３１Ａを挟み互いに対向する永久磁石２３の側面２３ｄ（図３Ａ）における径方向の中心どうしを結ぶラインＬ１（図４Ａ）と径方向について同じ位置にある。すなわち、ラインＬ２は、ラインＬ１と重なっている。
【0043】
また、ロータコア２２１には、周方向において互いに隣接する２つの肉盗み３１Ａの間にあり、永久磁石２３の内周側において軸方向に貫通する肉盗み３２が形成されている。肉盗み３１Ａは、肉盗み３２の外周側端部よりも外周側まで形成されている。すなわち、図４において、肉盗み３２の外周側端部の位置は、ラインＬ４により示され、肉盗み３１Ａは、ラインＬ４よりも外周側まで形成されている。
【0044】
図４に示すように、肉盗み３１Ａおよび肉盗み３２は、いずれも軸方向にロータ２２０を貫通する丸孔として形成されている。肉盗み３１Ａおよび肉盗み３２の形状を複雑な形状ではなく、丸孔とすることにより、金型の製造コストおよびメンテナンス費用を抑制することができる。
【0045】
本実施例では、ロータコア２２１に、肉盗み３１Ａおよび肉盗み３２を形成しているので、ロータ２２０の質量および慣性モーメントを低下させることができる。とくに、肉盗み３１Ａを、第２の実施例の肉盗み３１よりも大径に形成し、肉盗み３１よりも外周側まで設けているので、ロータ２２０の質量および慣性モーメントをさらに低下させることができる。これにより、シャフト２０Ａを支持するベアリングの小型化、衝撃トルクの抑制、モータの回転に対する制御性の向上、およびモータの軽量化などを、第２の実施例よりもさらに促進することができる。
【0046】
また、本実施例では、肉盗み３１Ａの外周側端部（ラインＬ２）をラインＬ１と同じ位置に設定することにより、肉盗み３１Ａによるトルクの減少率を効果的に抑制することができる。例えば、肉盗み３１Ａを形成したことによるトルクの減少率を０．２パーセントに抑制することができる。
【0047】
（第４の実施例）
以下、第４の実施例の埋め込み磁石同期モータについて、第２の実施例および第３の実施例との相違点を中心に説明する。
以下、第４の実施例の埋め込み磁石同期モータについて、第２の実施例および第３の実施例との相違点を中心に説明する。
【0048】
図５は、第４の実施例の埋め込み磁石同期モータを構成するロータコアを軸方向から視た図、図５Ａは、図５の一部拡大図である。図５および図５Ａにおいて、第２の実施例および第３の実施例に対応する要素には、同一符号を付している。
【0049】
図５および図５Ａに示すように、ロータ３２０を構成するロータコア３２１には、軸方向に貫通し、永久磁石２３が収容される貫通孔２６と、軸方向に貫通し、シャフト２０Ａが固定される貫通孔３０と、軸方向に貫通する肉盗み３１Ｂおよび肉盗み３２が形成されている。ロータコア３２１には、周方向の４５°ごとに、Ｎ極のロータ極３２１ＡおよびＳ極のロータ極３２１Ａが、交互に形成される。
【0050】
肉盗み３１Ｂは、永久磁石２３の内周側端部よりも外周側まで形成されている。すなわち、図５Ａにおいて、永久磁石２３の内周側端部はラインＬ３で示され、肉盗み３１Ｂの外周側端部を示すラインＬ２は、ラインＬ３よりも外周側に位置する。また、本実施例では、肉盗み３１Ｂの外周側端部は、軸方向から視て、肉盗み３１Ｂを挟み互いに対向する永久磁石２３の側面２３ｄ（図３Ａ）における径方向の中心どうしを結ぶラインＬ１（図５Ａ）よりも外周側にある。すなわち、ラインＬ２は、ラインＬ１よりも外周側に位置する。
【0051】
また、ロータコア３２１には、周方向において互いに隣接する２つの肉盗み３１Ｂの間にあり、永久磁石２３の内周側において軸方向に貫通する肉盗み３２が形成されている。肉盗み３１Ｂは、肉盗み３２の外周側端部よりも外周側まで形成されている。すなわち、図５において、肉盗み３２の外周側端部の位置は、ラインＬ４により示され、肉盗み３１Ｂは、ラインＬ４よりも外周側まで形成されている。
【0052】
図５に示すように、肉盗み３１Ｂおよび肉盗み３２は、いずれも軸方向にロータ３２０を貫通する丸孔として形成されている。肉盗み３１Ｂおよび肉盗み３２の形状を複雑な形状ではなく、丸孔とすることにより、金型の製造コストおよびメンテナンス費用を抑制することができる。
【0053】
本実施例では、ロータコア３２１に、肉盗み３１Ｂおよび肉盗み３２を形成しているので、ロータ３２０の質量および慣性モーメントを低下させることができる。とくに、肉盗み３１Ｂを、第３の実施例の肉盗み３１Ａよりも大径に形成し、肉盗み３１Ａよりも外周側まで設けているので、ロータ３２０の質量および慣性モーメントをさらに低下させることができる。これにより、シャフト２０Ａを支持するベアリングの小型化、衝撃トルクの抑制、モータの回転に対する制御性の向上、およびモータの軽量化などを、第３の実施例よりもさらに促進することができる。
【0054】
ただし、本実施例では、肉盗み３１Ｂの外周側端部（ラインＬ２）をラインＬ１よりも外周側に設定しているため、肉盗み３１Ｂによるトルクの減少が生じ得る。したがって、トルク等のモータの性能を考慮しつつ、肉盗み３１Ｂの外周側端部（ラインＬ２）の位置（径方向の位置）を設定することが望ましい。
【0055】
（第５の実施例）
以下、第５の実施例の埋め込み磁石同期モータについて、第２の実施例との相違点を中心に説明する。
以下、第５の実施例の埋め込み磁石同期モータについて、第２の実施例との相違点を中心に説明する。
【0056】
図６は、第５の実施例の埋め込み磁石同期モータを構成するロータコアを軸方向から視た図、図６Ａは、図６の一部拡大図である。図６および図６Ａにおいて、第２の実施例～第４の実施例に対応する要素には、同一符号を付している。
【0057】
図６および図６Ａに示すように、ロータ４２０を構成するロータコア４２１には、軸方向に貫通し、永久磁石２３が収容される貫通孔２６と、軸方向に貫通し、シャフト２０Ａが固定される貫通孔３０と、軸方向に貫通する肉盗み３１Ｃ、肉盗み３１Ｄおよび肉盗み３２が形成されている。本実施例では、第２の実施例の肉盗み３１のそれぞれに代えて、周方向に配列した一対の肉盗み３１Ｃと、肉盗み３１Ｃよりも内周側であって、周方向において一対の肉盗み３１Ｃの中間に配置された肉盗み３１Ｄと、を設けている。ロータコア４２１には、周方向の４５°ごとに、Ｎ極のロータ極４２１ＡおよびＳ極のロータ極４２１Ａが、交互に形成される。
【0058】
肉盗み３１Ｃは、永久磁石２３の内周側端部よりも外周側まで形成されている。すなわち、図６Ａにおいて、永久磁石２３の内周側端部はラインＬ３で示され、肉盗み３１Ｃの外周側端部を示すラインＬ２は、ラインＬ３よりも外周側に位置する。また、肉盗み３１Ｃの外周側端部は、軸方向から視て、肉盗み３１Ｃを挟み互いに対向する永久磁石２３の側面２３ｄ（図３Ａ）における径方向の中心どうしを結ぶラインＬ１（図６Ａ）よりも内周側にある。すなわち、ラインＬ２は、ラインＬ１よりも内周側に位置する。
【0059】
また、ロータコア４２１には、周方向において互いに隣接する２つの肉盗み３１Ｄの間にあり、永久磁石２３の内周側において軸方向に貫通する肉盗み３２が形成されている。肉盗み３１Ｃは、肉盗み３２の外周側端部よりも外周側まで形成されている。すなわち、図６において、肉盗み３２の外周側端部の位置は、ラインＬ４により示され、肉盗み３１Ｃは、ラインＬ４よりも外周側まで形成されている。
【0060】
図６に示すように、肉盗み３１Ｃ、肉盗み３１Ｄおよび肉盗み３２は、いずれも軸方向にロータ４２０を貫通する丸孔として形成されている。肉盗み３１Ｃ、肉盗み３１Ｄおよび肉盗み３２の形状を複雑な形状ではなく、丸孔とすることにより、金型の製造コストおよびメンテナンス費用を抑制することができる。
【0061】
本実施例では、ロータコア４２１に、肉盗み３１Ｃ、肉盗み３１Ｄおよび肉盗み３２を形成しているので、ロータ４２０の質量および慣性モーメントを低下させることができる。これにより、シャフト２０Ａを支持するベアリングの小型化、衝撃トルクの抑制、モータの回転に対する制御性の向上、およびモータの軽量化などを図ることができる。
【0062】
また、本実施例では、肉盗み３１Ｃの外周側端部（ラインＬ２）をラインＬ１よりも内周側に設定することにより、肉盗み３１Ｃおよび肉盗み３１Ｄによるトルクの減少率をゼロとすることができる。
【0063】
以上、実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形および変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部または複数を組み合わせることも可能である。
【0064】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
【0065】
［付記１］
ステータ（１０）と、
前記ステータの内周側に配置されたロータ（２０）と、
を備えるモータであって、
前記ロータは、
前記ロータの周方向に一定間隔で配置されたロータ極を有するロータコア（２１）と、
前記ロータコアに取り付けられ、前記ロータ極を挟んでＮ極どうしまたはＳ極どうしが向き合うように配置された一対の永久磁石（２３）と、
を備え、
前記一対の永久磁石は、回転軸（Ｘ）と直交する平面内において、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面（２３ａ）が互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石の磁力と直交する前記平面がなす角度（θ）が１３０°～１５０°の範囲とされている、埋め込み磁石同期モータ。
ステータ（１０）と、
前記ステータの内周側に配置されたロータ（２０）と、
を備えるモータであって、
前記ロータは、
前記ロータの周方向に一定間隔で配置されたロータ極を有するロータコア（２１）と、
前記ロータコアに取り付けられ、前記ロータ極を挟んでＮ極どうしまたはＳ極どうしが向き合うように配置された一対の永久磁石（２３）と、
を備え、
前記一対の永久磁石は、回転軸（Ｘ）と直交する平面内において、それぞれの永久磁石の磁力と直交する平面（２３ａ）が互いに外周側に向けて周方向の間隔が広がるように配置されており、それぞれの永久磁石の磁力と直交する前記平面がなす角度（θ）が１３０°～１５０°の範囲とされている、埋め込み磁石同期モータ。
【0066】
付記１の構成によれば、角度θが１３０°～１５０°の範囲とされているので、永久磁石２３に対して、後着磁により十分な着磁が可能となるとともに、十分なトルクを得ることが可能となる。
【0067】
［付記２］
回転軸と直交する平面内において、前記一対の永久磁石のそれぞれの磁力と直交する方向における幅（Ｒ０２）が、前記ロータコアの外径（Ｒ０１）の０．２６６～０．３０２倍の範囲とされている、付記１に記載の埋め込み磁石同期モータ。
回転軸と直交する平面内において、前記一対の永久磁石のそれぞれの磁力と直交する方向における幅（Ｒ０２）が、前記ロータコアの外径（Ｒ０１）の０．２６６～０．３０２倍の範囲とされている、付記１に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【0068】
付記２の構成によれば、必要なトルクを維持しつつ、永久磁石のサイズを抑制することができる。
【0069】
［付記３］
回転軸と直交する平面内において、前記一対の永久磁石のそれぞれの磁力の方向における厚み（Ｒ０３）が、前記ロータコアの外径の０．０５６～０．０７１倍の範囲とされている、付記１または付記２に記載の埋め込み磁石同期モータ。
回転軸と直交する平面内において、前記一対の永久磁石のそれぞれの磁力の方向における厚み（Ｒ０３）が、前記ロータコアの外径の０．０５６～０．０７１倍の範囲とされている、付記１または付記２に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【0070】
付記３の構成によれば、必要なトルクを維持しつつ、永久磁石のサイズを抑制することができる。
【0071】
［付記４］
前記ロータ極（２１Ａ）の数が８である、付記１～付記３のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
前記ロータ極（２１Ａ）の数が８である、付記１～付記３のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【0072】
付記４の構成によれば、例えば、二輪車の駆動用モータとして適したモータを得ることができる。
【0073】
［付記５］
前記ステータは、ステータコア（１１）を備え、
前記ステータコアは、
径方向に延びてコイルが巻き巻かれるコイル装着部（１１ａ）を備え、
前記コイル装着部における周方向の幅（Ｓ０２）が、前記ステータコアの内径（Ｓ０３）の０．２５～０．３６倍の範囲とされている、付記１～付記４のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
前記ステータは、ステータコア（１１）を備え、
前記ステータコアは、
径方向に延びてコイルが巻き巻かれるコイル装着部（１１ａ）を備え、
前記コイル装着部における周方向の幅（Ｓ０２）が、前記ステータコアの内径（Ｓ０３）の０．２５～０．３６倍の範囲とされている、付記１～付記４のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【0074】
付記５の構成によれば、磁路の断面積を確保しつつ、コイルの巻線のための十分なスペースを確保することができるので、高トルク時（大電流時）における温度上昇を抑制することができる。
【0075】
［付記６］
前記ステータのスロット数が１２である、付記５に記載の埋め込み磁石同期モータ。
前記ステータのスロット数が１２である、付記５に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【0076】
付記６の構成によれば、例えば、二輪車の駆動用モータとして適したモータを得ることができる。
【0077】
［付記７］
前記ロータコアの外径が３３～４３ｍｍの範囲にある、付記１～付記６のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
前記ロータコアの外径が３３～４３ｍｍの範囲にある、付記１～付記６のいずれか１項に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【0078】
付記７の構成によれば、例えば、小型二輪車の駆動モータとして適した小型モータを得ることができる。
【0079】
［付記８］
前記ステータコアの内径が３４～４４ｍｍの範囲にある、付記７に記載の埋め込み磁石同期モータ。
前記ステータコアの内径が３４～４４ｍｍの範囲にある、付記７に記載の埋め込み磁石同期モータ。
【0080】
付記８の構成によれば、例えば、小型二輪車の駆動モータとして適した小型モータを得ることができる。また、ステータとロータ間のエアーギャップを適切な値とすることができる。
【符号の説明】
【0081】
１０ ステータ
１１ ステータコア
１１ａ コイル装着部
２０、１２０、２２０、３２０、４２０ ロータ
２１、１２１、２２１、３２１、４２１ ロータコア
２１Ａ、１２１Ａ、２２１Ａ、３２１Ａ、４２１Ａ ロータ極
２３ 永久磁石
３１ 肉盗み
３２ 肉盗み
Ｘ 回転軸
１１ ステータコア
１１ａ コイル装着部
２０、１２０、２２０、３２０、４２０ ロータ
２１、１２１、２２１、３２１、４２１ ロータコア
２１Ａ、１２１Ａ、２２１Ａ、３２１Ａ、４２１Ａ ロータ極
２３ 永久磁石
３１ 肉盗み
３２ 肉盗み
Ｘ 回転軸
【図1】
【図1A】
【図2】
【図3】
【図3A】
【図4】
【図4A】
【図5】
【図5A】
【図6】
【図6A】