JP2005304286A - 電動機用ロータユニット及び永久磁石型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 磁性材料の量を抑制でき、磁極数が少ない場合でも大量の磁性材料を必要としない電動機用ロータユニットを提供する。
【解決手段】 ロータ体２０及びそのロータ体２０に埋設された複数の永久磁石２８、３０を備え、複数の永久磁石２８、３０は、異方性の磁性材料により形成された複数の個別永久磁石（２８、３０）により構成され、何れの個別永久磁石（２８、３０）も、ロータ体２０中でハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の少なくとも近似値に相当する線に沿うように配置されて磁化され、ロータ体２０には、個別永久磁石（２８、３０）が埋設されるプラスチック製支持部材２４が備えられ、プラスチック製支持部材２４及びプラスチック製支持部材２４中に埋設されている個別永久磁石（２８、３０）は、保磁子を介在させないで軸２６上に取り付けられる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、一般的には直流モータあるいは発電機として知られるような電動機に用いられ、ロータ体及びそのロータ体に埋設された複数の永久磁石を備えるロータユニットに関する。

モータ関係のマーケットでは、例えば、構造、駆動メカニズム、制御モード等により、様々な種類に分類された多種多様のモータが知られている。モータ用の永久磁石は、ロータユニットの外周に取り付けられているか、あるいは、ロータユニットの内部に埋め込まれるように設置されることが知られている。

インナーロータ型モータは、モータのシャフト（軸）に１個又は複数の永久磁石が取り付けられたロータユニットと、積層された複数の金属薄板から構成されて、環状の保磁子と、その保磁子から内周方向に突出する複数の極片部が設けられたステータユニットを備えている。その各極片部にはステータ巻線が巻回されている。又、そのロータユニットは、上記したステータユニットに同軸に挿入されるように組みつけられる。尚、アウターロータ型モータの場合には、ロータユニットは、ステータユニットを同軸に包囲するように組みつけられる。

更に、従来の技術では、ロータ構造における外周に取り付けられる永久磁石に対して、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布と同様な磁力線分布、あるいは、これに近似する磁力線分布が得られるよう磁化することが知られている。

ロータ構造における永久磁石をハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化することの基本原理は、例えば、非特許文献１に示されている。ロータ構造における永久磁石をハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化した場合には、永久磁石から発生される磁界（磁力線）を磁石の湾曲する外形線内に集中させることができる。

図１（ａ）は、インナーロータ型モータに設けられたロータ構造におけるリング状永久磁石がハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化された様子を示す上面図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のリング状永久磁石の磁化に伴う磁力線分布の様子を示す上面図である。図２（ａ）は、アウターロータ型モータに設けられたロータ構造におけるリング状永久磁石がハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化された様子を示す上面図であり、図２（ｂ）が図２（ａ）のリング状永久磁石の磁化に伴う磁力線分布の様子を示す上面図である。

ロータユニットをハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化させた場合には、ロータユニット中における磁力線の誘導特性が特殊になるため保磁子を不要にできる。このことによりロータユニットは、質量を減少させることができるので、その質量により発生する慣性の悪影響を改善することができる。

上記したロータユニット用としてハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化される永久磁石のリングあるいは永久磁石のシリンダは、従来から知られるように、ハルバッハ型磁石配列となるに望ましい磁化方向に磁化された異方性の永久磁石部材、あるいは、ハルバッハ型磁石配列に磁化された等方性の環状永久磁石の何れかにより形成される。

従来から知られるロータユニットの場合、モータの軸に取り付けられた保磁子には、１個の分割可能な永久磁石のリングが固定されるか、あるいは、複数の個別永久磁石が隣接されてリングを構成するように固定される。

ところが、極数が少ないモータに対して、このような複数の極を有する永久磁石のリングを用いる場合には不都合が発生する。それは、永久磁石の側壁面に相当な幅（厚み）が必要になることから、磁性材料が大量に必要になるからである。

特許文献１には、外周に複数の永久磁石が取り付けられたロータが開示されている。その文献中では、永久磁石が複数の部分（セグメント）に分割されて、リング状に配列されている。尚、それらの各部分（セグメント）は、ハルバッハ型磁石配列の磁化に近似した磁気状態となるように磁化されている。

シェフィールド大学の「電動機及びドライブグループ」のウェブサイト：ｈｔｔｐ／／ｗｗｗ．ｓｈｅｆ．ａｃ．ｕｋ／ｅｅｅ／ｅｍｄ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ハルバッハ／ハルバッハ１．ｈｔｍｌ． 欧州特許（ＥＰ）第１２６３１１６号明細書

ハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化されたロータユニットは、上記のように多くの利点を備えるが、その一方で上記したように磁極数が少ない場合には、ロータ構造における外周に位置する永久磁石のリングの側壁幅を比較的厚くしなければならない必要があることから、大量の磁性材料を必要とすることが避けられないという欠点を有している。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、磁性材料の量を抑制でき、特に磁極数が少ない場合に大量の磁性材料を必要としない電動機用ロータユニットを提供することを目的とする。

上記した課題は、請求項１に述べられている特徴を有するロータユニットによって解決される。
すなわち、上記した課題を解決するため、本発明の電動機用ロータユニットは、ロータ体及びそのロータ体に埋設された複数の永久磁石を備えて、電動機に用いられるロータユニットであって、複数の永久磁石は、異方性の磁性材料により形成された複数の個別永久磁石により構成されるものであり、何れの個別永久磁石も、ロータ体中でハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の少なくとも近似値に相当する線に沿うように配置されて磁化される。

本発明では、ロータ体に異方性の磁性材料により形成された複数の永久磁石を埋設する際に、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に沿って配列させ、磁化してロータユニットを構成するので、磁極数が少ない場合に、必要とされる磁性材料の量を大幅に減少させることができ、永久磁石のコストも、従来のリング状永久磁石を備えるロータユニットと比べて大幅に減少させることができる。

以下に、図面を参照して、本発明のモータの好適な実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、インナーロータ型モータに設けられたロータ構造におけるリング状永久磁石１４がハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化された様子を示す上面図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のリング状永久磁石の磁化に伴う磁力線分布の様子を示す上面図である。図２（ａ）は、アウターロータ型モータに設けられたロータ構造におけるリング状永久磁石がハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化された様子を示す上面図であり、図２（ｂ）が図２（ａ）のリング状永久磁石の磁化に伴う磁力線分布の様子を示す上面図である。

本実施形態のロータユニットのリング状永久磁石１４がハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化される場合には、ロータユニットとステータ３２間の間隙中の磁力線の分布が、固有の湾曲形状となる。これにより、モータのコギングトルクの発生が理論上の最低限度に抑制され、固有の湾曲形状のＥＭＫ（起電力）波形が発生される。

図１（ｂ）及び図２（ｂ）の磁力線分布に示されるように、ロータユニットのリング状永久磁石をハルバッハ磁石配列に磁化することにより、ロータユニット中の磁力線は殆ど漂遊磁束がないように誘導される。それにより片方の側（インナーロータの内周側又はアウターロータの外周側）はほとんど磁気的に遮断されることになるため、保磁子（インナーロータの内周側保磁子又はアウターロータの外周側保磁子）を必要としないでリング状永久磁石をロータユニットに取り付けることが可能になる。

図３は、ハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化され、複数の磁極を備えるロータユニット用リング状永久磁石の概略の磁力線方向を示す上面図である。

図３に示されるように、このような磁極数が少ないロータユニットの場合には、ハルバッハ型磁石配列に基づいて所望の磁力線の分布を得るために、リング状永久磁石１４の側壁幅を比較的厚くする必要がある。

図４（ａ）は、本発明の第１実施形態によるロータユニットを備えるモータにおける概略の永久磁石の磁化方向及び磁力線分布を示す部分断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のロータユニットの円内を拡大して示した部分断面図である。

この図４（ａ）、図４（ｂ）に示される本実施形態では、ロータユニットは、永久磁石２８、３０を支持する永久磁石支持部材２２と、プラスチック製支持部材２４を備えている。上記した永久磁石２８、３０を支持する永久磁石支持部材２２は、金属の材料により形成しても良いが、必ずしも磁性を有する材料を用いる必要はない。この永久磁石支持部材２２は、ロータ体２０を軸２６に取り付ける際に必要であると共に、プラスチック製支持部材２４とその中に埋設される永久磁石２８、３０を支持及び位置決めする機能を有している。

尚、上記したプラスチック製支持部材２４は、上記した永久磁石２８、３０に対して射出成形することにより形成しても良い。この場合のロータユニットを製造する場合には、上記した永久磁石支持部材２２を永久磁石２８、３０と共に射出成形治具に挿入することで、永久磁石支持部材２２と一体化されたロータ体２０を形成することができる。

但し、他の製造方法として、プラスチック製支持部材２４に複数のポケット部を設けて、上記した永久磁石２８、３０がこれらのポケット部を介して永久磁石支持部材２２に支持されるように構成しても良い。このことについては詳しく後述する。

本実施形態の別な実施例として、上記したように永久磁石支持部材２２は必ずしも磁性を有する材料を用いる必要はないことから、あえて永久磁石支持部材２２を用いずに、ロータ体２０の全体をプラスチックにより形成するようにしても良い。

本実施形態のロータ体２０は、ステータ３２に同軸に挿入されている。

本実施形態によれば、永久磁石２８、３０は、理論上のハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の少なくとも近似値に沿う方向に配置され、磁化されるようロータ体２０に埋設されている。これに関しては、図４（ａ）の右側の拡大図：図４（ｂ）に明確に示されている。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示された本実施形態では、ロータユニットの各磁極毎に、１個の縦長の直方体形状の永久磁石２８及び２個の小さな立方体形状の永久磁石３０となるように設計されている。尚、磁化方向は、矢印で示されている。

更に、図４(ａ)及び図４(ｂ)には、ロータユニットとステータ３２の間で発生した磁力線の分布が示されている。この分布は、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布に略相当する。永久磁石２８、３０を適切に選択及び配列することにより、ロータユニットを可能な限り完全で、実際的に磁化することができる。

本実施形態のロータユニットは、ロータ体２０と、ロータ体２０に埋設された複数の永久磁石２８、３０を備える、電動機に具備されるロータユニットであって、複数の永久磁石２８、３０が、異方性である複数の個別永久磁石（２８、３０）により構成され、その複数の個別永久磁石（２８、３０）が、少なくともハルバッハ型磁石配列の磁力線分布に略相当する線に沿ってロータ体２０の中に配列された上、磁化されている。

本実施形態では、複数の永久磁石２８、３０が埋設されたロータ体２０を備えて、電動機に用いられるロータユニットが提供される。

本実施形態によるロータユニットの構成を適用することにより、特に磁極数が少ないロータの場合には、必要とされる磁性材料の量を大幅に減少させることができる。それに伴い、永久磁石のコストも、従来のリング状永久磁石を備えるロータユニットと比べて大幅に減少させることができる。

上記したように異方性の複数の個別永久磁石（２８、３０）から構成される永久磁石群をハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に沿って配列して磁化することで、複数の永久磁石２８、３０を、最終的に、ハルバッハ型磁石配列に磁化させることができる。このようにロータユニットを構成することによって、理想的には、ロータ体２０に保磁子を設ける必要がなくなり、ロータ体２０をプラスチックにより形成することができる。その場合には、上記した複数の個別永久磁石（２８、３０）から構成される永久磁石群は、プラスチック製のロータ体２０に埋設させるようにすれば良い。こうすることで、ロータのコストを削減できる。

更に、上記したようにロータをプラスチックにより形成した場合には、保磁子を備えるロータと比べて質量を小さくできることから、その慣性力についても改善することができる。

したがって、本実施形態のロータユニットは、ロータ体２０及びそのロータ体２０に埋設された複数の永久磁石２８、３０を備えて、電動機に用いられるロータユニットであって、複数の永久磁石２８、３０は、異方性の磁性材料により形成された複数の個別永久磁石（２８、３０）により構成されるものであり、何れの個別永久磁石（２８、３０）も、ロータ体２０中でハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の少なくとも近似値に相当する線に沿うように配置されて磁化され、ロータ体２０には、個別永久磁石（２８、３０）が埋設されるプラスチック製支持部材２４が備えられ、プラスチック製支持部材２４及びプラスチック製支持部材２４中に埋設されている個別永久磁石（２８、３０）は、保磁子を介在させないで軸２６上に取り付けられる。

本実施形態では、好適には、プラスチック製支持部材２４にポケット部を設けて、複数の個別永久磁石（２８、３０）から構成される永久磁石群を埋設できるようにすれば良い。又、ポケット部内には、好ましくは、複数の個別永久磁石（２８、３０）から構成される永久磁石群と嵌合されて、この永久磁石群を隙間のない状態で正確に位置決めする押圧突出部が、軸長方向及び／又はラジアル方向に設けられる。

本実施形態の別な実施例としては、上記した複数の個別永久磁石（２８、３０）により構成される永久磁石群を、上記したプラスチック製支持部材２４（ロータ体２０）の中で射出成形させることにより固定するようにしても良い。このようにロータ体２０を形成すれば、各永久磁石２８、３０を個別に取り付ける必要がないだけでなく、各永久磁石２８、３０を正確に位置決めすることができる。

本実施形態の更に別な実施例としては、図４では複数の永久磁石２８、３０によって形成されている磁極対を、１つの個別永久磁石により形成するようにロータユニットを構成しても良い。その場合の個別永久磁石は、好適には、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の理論上の線に相当する線に沿って湾曲させて構成する。

上記した複数の個別永久磁石（２８、３０）は、予め設定された好適方向に配置することができ、その場合に、ロータ体２０に磁石を埋設された後に磁化させることができる。

本実施形態の更に別の実施例としては、好適には、複数の個別永久磁石が、軸長方向に、互いに平行になるように配置されている。このようにロータユニットを構成することで、ロータに用いられる永久磁石の能力を全体的に向上させることができる。

このように本実施形態では、ロータ体２０に異方性の磁性材料により形成された複数の永久磁石２８、３０を埋設する際に、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に沿って配列させ、磁化してロータユニットを構成するので、磁性材料の量を抑制でき、特に磁極数が少ない場合に必要とされる磁性材料の量を大幅に減少させることができ、永久磁石のコストも、従来のリング状永久磁石を備えるロータユニットと比べて大幅に減少させることができる。

また、本実施形態では、ロータ体２０に保磁子を設けないでロータ体２０をプラスチックにより形成した場合、ロータ体２０に永久磁石２８、３０を埋設させて形成することができ、ロータユニットのコストを削減でき、その場合、保磁子を備えるロータユニットと比べて質量を小さくできることから、その慣性力についても改善することができ、複数の永久磁石２８、３０を、プラスチック製のロータ体２０の中で射出成形させることにより固定した場合、各永久磁石２８、３０を個別に取り付ける必要をなくすことができ、各永久磁石２８、３０を正確に位置決めすることができる。

又、本実施形態による構成は、磁極数の少ない形態のモータと磁極数が多い形態のモータの何れにも好適に適用することができる。例え、簡素な磁石形状を有する複数の個別永久磁石を用いた場合であっても、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布となるようにロータユニットを磁化することができる。

また、本実施形態では、複数の永久磁石２８、３０を、軸長方向に互いに平行になるように配置した場合、ロータユニットに用いられる永久磁石の能力を全体的に向上させることができ、さらに、ロータ体２０の周面の軸長方向に対して相対的に斜め方向に向かう磁力線を発生させるような角度の位置に配置させた場合、ロータ体２０の周面の軸長方向に対して相対的に斜め方向に向かう磁力線を発生させる磁界分布にできるので、モータのコギングトルクを抑制することができる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る各磁極が略同一の形状を有する３個の個別永久磁石によって構成されているロータユニットの概略の構成及び磁化方向を示す部分断面図である。
これらの個別永久磁石３６は、理論上のハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に沿って配列され、磁化されている。上記した磁極を更に多くの個別永久磁石３６から構成することにより、磁力線の流れを、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に更に近づけることができる。

又、 本実施形態の別な実施例として、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に相応の形状に湾曲され、磁化された１個の個別永久磁石によって、上記したロータユニット３４の各磁極を構成させることも可能である。

本実施形態に従ってロータユニット３４に複数の永久磁石３６を配置させることで、複数の永久磁石３６は、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に少なくとも近似するように磁化させることができる。しかも、使用する磁性材料は最低限で済む。このようにロータユニット３４を構成させることによって、磁極数が少ないロータの場合、従来はどうしても厚い側壁幅が必要であった永久磁石のリングを、従来よりも遥かに低コストで形成できる構造に変更することができる。

本実施形態の別な実施例としては、極めて有効的な例として、永久磁石によって構成される磁極対を、複数の個別永久磁石３６により構成されることができる。これらの複数の個別永久磁石３６は略同一の形状と寸法を有し、磁化方向も同一である。

又、これらの複数の個別永久磁石３６は望ましくは簡素な直方体形状であって、長辺方向に磁化され、最終的にはロータユニットがハルバッハ型磁石配列の磁力線分布となるように磁化されるように、理論上のハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に沿って配置されている。従って、本実施形態では、簡素であって、しかも低コストである複数の個別永久磁石３６によって所望のハルバッハ磁化を得ることができる。

このように本実施形態では、上記第１実施形態の効果に加えて、永久磁石によって構成される磁極対を、簡素な直方体形状であって、略同一の形状と寸法及び磁化方向（長辺方向）を有する複数の個別永久磁石３６を理論上のハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に沿って配置させたので、使用する磁性材料は最低限で済み、磁極数が少ないロータの場合でも、従来よりも遥かに低コストで形成できる。また、磁極数が少ないロータの場合、従来はどうしても厚い側壁幅が必要であった永久磁石のリングを、従来よりも遥かに低コストで形成できる構造に変更することができる。磁極対を更に多くの個別永久磁石３６から構成することにより、磁力線の流れを、ハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の線に更に近づけることができる。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る個別永久磁石を空隙部に埋設されるために配置されるプラスチック製支持部材の概略構成を示す断面図である。
このプラスチック製支持部材４０は、軸４４に嵌合により固定されるか、あるいは、上記軸４４に射出成形されることで固定されている。尚、このプラスチック製支持部材４０は、カバー部材４６によって閉塞されている。

本実施形態のロータユニットは、図６に示されているプラスチック製支持部材４０を用いることにより、容易に形成することができる。この場合は、上記第１及び第２実施形態に示した複数の個別永久磁石を単に上記プラスチック製支持部材４０に挿入すれば良い。このようにロータユニットを構成することで、上記した複数の個別永久磁石は、上記したプラスチック製支持部材４０によって正確に位置決めされた上、確実に支持されることになる。

又、本実施形態の別な実施例として、空隙部４２の壁面に沿って押圧突出部（不図示）を設けるようにしても良い。このようにロータユニットを構成することで、上記した複数の個別永久磁石を、所望の位置に配置できると共に、製造時の公差を抑制することができる。上記押圧突出部は、上記永久磁石をラジアル方向及び軸長方向に位置決めするための位置に設けるようにすると特に良い。

プラスチック製支持部材４０の外周壁４８は、永久磁石をモータの駆動用間隙から離間させる機能を担うため可能な限り薄いことが望ましいが、補強用のリブ（不図示）を備える構成としても良い。

本実施形態の他の実施例としては、軸４４と嵌合により固定されたプラスチック製支持部材４０を備えるようにロータ体が形成される。又、本実施形態の別の実施例としては、先に述べたプラスチック製支持部材４０が、軸４４に直接に射出成形されて形成される。この場合、上記プラスチック製支持部材４０の外周には、複数の永久磁石を外側から保護するために覆う薄いプラスチックの層（外周壁４８）が形成される。上記永久磁石とモータの駆動用間隙の間に位置するこの薄いプラスチックの層（外周壁４８）を補強するために、その層に補強用のリブを設けるようにしても良い。

本実施形態による、プラスチック製支持部材４０を備えるロータユニットが有する利点は、ロータユニットに高精度な幾何学的配置が得られる点と、ロータユニットを容易に（例えば、射出成形によって）形成することができる点である。

又、本実施形態では、保磁子は必要とされないか、あるいは、上記プラスチック製支持部材４０に埋め込まれれば良いので、各永久磁石には熱による応力が発生することがないか、例え、熱による応力が発生しても僅かである。これによって、上記した永久磁石に割れが生じる危険性を無くすことができる。

又、ロータ体を軸４４に直接射出成形して形成した場合には、ロータユニットを非常に容易に形成することができる。

このように本実施形態では、上記第１及び第２実施形態の効果に加えて、複数の個別永久磁石を、プラスチック製支持部材によって正確に位置決めでき、確実に支持することができる。さらに、複数の個別永久磁石を、所望の位置に配置できると共に、製造時の公差を抑制することができロータユニットに高精度な幾何学的配置が得られ、ロータユニットを容易に（例えば、射出成形によって）形成することができる。保磁子は必要とされないか、あるいは、上記プラスチック製支持部材４０に埋め込まれれば良いので、各永久磁石には熱による応力が発生することがないか、例え、熱による応力が発生しても僅かであることから、上記した永久磁石に割れが生じる危険性を無くすことができる。また、ロータ体を軸４４に直接射出成形して形成した場合には、ロータユニットを非常に容易に形成することができる。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係る個別永久磁石を空隙部に埋設されるために配置されるプラスチック製支持部材の概略構成を示す断面図である。
図７の本実施形態は、図６に示した第３の実施形態と類似しているが、図７の本実施形態では、プラスチック製支持部材４０が、軸長方向に互いに隣り合う複数の個別永久磁石を対応する複数の空隙部４２に埋設できるように形成されている。このため、上記したプラスチック製支持部材４０には、１個の基体部５０と、この基体部５０の上に支持される複数の付加体部５２（図７の本実施形態の場合は２個）を含んでいる。尚、図７の本実施形態に備えられるカバー部材には符号５４が付されている。

又、基体部５０は、軸４４に射出成形により形成されて固定されても良いし、軸４４に嵌合により固定されても良い。基体部５０及び付加体部５２は、上記個別永久磁石を埋設できる空隙部４２を備えている。尚、上記した基体部５０と付加体部５２及びこれを覆うカバー部材５４は、スナップ式ロックで結合させても良い。

更には、プラスチック製支持部材４０は、上記複数の個別永久磁石について、それらが互いに軸長方向に隣り合うように埋設されるか、あるいは、軸長方向に互いの角度を変位させた形態で埋設させる構成も可能である。上記複数の個別永久磁石について上記角度を変位させる形態で埋設されるようにした場合、隣り合う各永久磁石は、ロータ体の周面の軸長方向に対して相対的に斜め方向の位置に配置させることができ、モータのコギングトルクを抑制できる効果を有する。

更に、上記プラスチック製支持部材４０は、非常に可変性に優れているので、プラスチック製支持部材４０における付加体部５２を複数層に積層することで、ロータユニットの性能及び／又はロータユニットの斜め方向の組み合わせ角度を増加させることができる。

また本実施形態の更に別の実施例としては、上記した軸長方向に互いに平行するように配置された複数の個別永久磁石を、ロータ体の周面の軸長方向に対して相対的に斜め方向に向かう磁力線を発生させるような角度の位置に配置させることができる。このようにロータユニットを構成することで、ロータ体の周面の軸長方向に対して相対的に斜め方向に向かう磁力線を発生させる磁力線分布にでき、例えば、モータのコギングトルクを抑制することができる。

本実施形態の場合、ロータ体を、基体部５０を備えるプラスチック製の永久磁石支持部材４０と少なくとも１つの付加体部５２により形成すれば良い。この場合、上記基体部５０と上記付加体部５２は、隣り合っている上記複数の個別永久磁石が埋設されるため、軸長方向に隣接するよう配置される。基本的には、上記した基体部５０と付加体部５２、及び、これを覆うカバー部材５４は、各々スナップ式ロックで結合させることが可能である。

このように本実施形態では、上記第１から第３実施形態の効果に加えて、プラスチック製支持部材４０における付加体部５２を複数層に積層することで、ロータユニットの能力及び／又はロータユニットの周面の軸長方向に対して相対的に斜め方向となる位置配置を向上させることができる。

又、上記した各実施形態のロータユニットは、ブラシレス直流モータ、及び、その他の永久磁石を備える全てのモータ（永久磁石型モータ）に好適に用いることができる。

本願の明細書、図面及び請求項に開示した特徴は、個別であるか任意の組み合わせであるかに係らず本発明の実現に寄与するものであり、又、本発明は、上記した各実施形態に限られるものではなく、ブラシレス直流モータ、及び、その他の永久磁石を備える全てのモータに好適に用いることができる。本発明は、更に、インナーロータ型あるいはアウターロータ型として形成されているモータに適用することができる。

（ａ）は、インナーロータ型モータに設けられたロータ構造におけるリング状永久磁石がハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化された様子を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のリング状永久磁石の磁化に伴う磁力線分布の様子を示す上面図である。 （ａ）は、アウターロータ型モータに設けられたロータ構造におけるリング状永久磁石がハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化された様子を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のリング状永久磁石の磁化に伴う磁力線分布の様子を示す上面図である。 ハルバッハ型磁石配列に基づいて磁化され、複数の磁極を備えるロータユニット用リング状永久磁石の概略の磁力線方向を示す上面図である。 （ａ）は、本発明の第１実施形態によるロータユニットを備えるモータにおける概略の永久磁石の磁化方向及び磁力線分布を示す部分断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のロータユニットの円内を拡大して示した部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係る各磁極が略同一の形状を有する３個の個別永久磁石によって構成されているロータユニットの概略の構成及び磁化方向を示す部分断面図である。 本発明の第３実施形態に係る個別永久磁石を空隙部に埋設されるために配置されるプラスチック製支持部材の概略構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る個別永久磁石を空隙部に埋設されるために配置されるプラスチック製支持部材の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１４ リング状永久磁石、
２０ ロータ体、
２２ 永久磁石支持部材、
２４ プラスチック製支持部材、
２６ 軸、
２８、３０ 永久磁石（個別永久磁石）、
３２ ステータ、
３４ ロータユニット、
３６ 個別永久磁石、
４０ プラスチック製支持部材、
４２ 空隙部、
４４ 軸、
４６ カバー部材、
４８ 外周壁、
５０ 基体部、
５２ 付加体部、
５４ カバー部材。

Claims (18)

1. ロータ体及びそのロータ体に埋設された複数の永久磁石を備えて、電動機に用いられるロータユニットであって、
   前記複数の永久磁石は、異方性の磁性材料により形成された複数の個別永久磁石により構成されるものであり、
   何れの個別永久磁石も、ロータ体中でハルバッハ型磁石配列の磁力線分布の少なくとも近似値に相当する線に沿うように配置されて磁化される
   ことを特徴とする電動機用ロータユニット。
2. 前記ロータ体には、前記個別永久磁石が埋設されるプラスチック製支持部材が備えられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動機用ロータユニット。
3. 前記プラスチック製支持部材には、前記複数の個別永久磁石が埋設される複数のポケット部が設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動機用ロータユニット。
4. 前記複数のポケット部には、前記複数の個別永久磁石を嵌合させるための押圧突出部が設けられる
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動機用ロータユニット。
5. 前記複数の個別永久磁石は、前記プラスチック製支持部材中に射出成形される
   ことを特徴とする請求項２に記載の電動機用ロータユニット。
6. 前記永久磁石により形成される各磁極対は、複数の個別永久磁石により構成される
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の電動機用ロータユニット。
7. 前記複数の個別永久磁石は、略同一の形状、寸法、及び、磁化方向を有している
   ことを特徴とする請求項６に記載の電動機用ロータユニット。
8. 前記複数の個別永久磁石は、略直方体形状である
   ことを特徴とする請求項７に記載の電動機用ロータユニット。
9. 前記永久磁石により形成される各磁極対は、各々１つの個別永久磁石により形成される
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の電動機用ロータユニット。
10. 前記複数の個別永久磁石は、略前記ハルバッハ型磁石配列に相当する曲線に沿って形成される
    ことを特徴とする請求項９に記載の電動機用ロータユニット。
11. 前記複数の個別永久磁石は、軸長方向に平行して配置される
    ことを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の電動機用ロータユニット。
12. 前記軸長方向に平行して配置される前記複数の個別永久磁石は、斜めに磁力線分布を発生させるような角度の位置に配置される
    ことを特徴とする請求項１１に記載の電動機用ロータユニット。
13. 前記ロータ体は、軸長方向と平行に配置される１個の基体部及び少なくとも１個の付加体部を備える１個のプラスチック製支持部材が備えられる
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の電動機用ロータユニット。
14. 前記ロータ体は、前記軸上に固定されたプラスチック製支持部材が備えられる
    ことを特徴とする請求項１から１３の何れか一項に記載の電動機用ロータユニット。
15. 前記ロータ体は、前記軸上に射出成形されたプラスチック製支持部材が備えられる
    ことを特徴とする請求項１から１３の何れか一項に記載の電動機用ロータユニット。
16. 前記プラスチック製支持部材は、前記永久磁石を周囲から分離させる薄いプラスチック層が設けられ、前記プラスチック層には、補強用リブが設けられる
    ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の電動機用ロータユニット。
17. 前記プラスチック製支持部材及び前記プラスチック製支持部材中に埋設されている個別永久磁石は、保磁子を介在させないで軸上に取り付けられる
    ことを特徴とする請求項２に記載の電動機用ロータユニット。
18. 請求項１から１７の何れか一項に記載の電動機用ロータユニットを備える
    ことを特徴とする永久磁石型モータ。

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