JP2008182798A - マグネットロータ及びこれを備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】スキュー着磁したマグネットの磁気回路にほとんど影響を与えることなく、簡単な構成でイナーシャを低減したマグネットロータ及びこれを備えたモータを提供する。
【解決手段】周方向に沿ってＮ極１２ａとＳ極１２ｂとが交互に現れるとともに軸方向に対してスキュー角度θｓを持つように傾斜して着磁されたマグネット１２と、マグネット１２の内周側に配置されるロータコア１０と、ロータコア１０の中心に配置される回転軸１１と、を備えたマグネットロータ１であって、ロータコア１０の一端側と他端側には、回転軸１１に沿って伸びる第１の孔１０ａ，第２の孔１０ｂがそれぞれ形成され、第１の孔１０ａの中心軸線Ｃ１−Ｃ１と第２の孔１０ｂの中心軸線Ｃ２−Ｃ２が互いに重ならない位置とされている。ロータコア１０の両端面側にそれぞれ孔を有する簡単な構成で軽量化を図り、イナーシャを低減している。
【選択図】図１

Description

本発明はマグネットロータ及びこれを備えたモータに係り、特にスキュー着磁したマグネットを備えたマグネットロータ及びこれを備えたモータに関する。

従来、ロータの軽量化を図ることによりロータのイナーシャを低減させて、モータの応答性、制御性を向上させる技術が知られている。
例えば、特許文献１に記載されたブラシレスモータのロータヨークは、複数の磁性リングと、これよりも軽量な非磁性体の補助リングとを、互いに軸方向に積層させた構造をしている。このように、軽量な補助リングを有することで、ロータ全体の重量を減少することが可能となり、結果としてロータのイナーシャを大幅に低減させることができる。

しかしながら、特許文献１のブラシレスモータでは、補助リングによりステータ−ロータ間の磁気回路が影響を受けるため、イナーシャの低減効果がそれほど大きなものとはならないという不都合があった。
すなわち、非磁性体である補助リングの存在により、ステータ−ロータ間の磁束密度が低下し、トルクの減少を引き起こしてしまう。逆に、十分なトルクを確保するためには磁性リングの積厚を増加させる必要があるが、磁性リングを厚くすることでロータ質量が増加し、結果としてイナーシャが増加する。このため、特許文献１のブラシレスモータでは、モータの回転特性とイナーシャの低減効果を同時に両立させることは困難で、十分な回転トルクを有するモータでは、期待されるほどのイナーシャ低減効果が得られない。

そこで、上述のような非磁性体を用いることなくロータを軽量化させる他の方法として、ロータに空間部を設けてロータ質量の低減を図る技術が開発されている。
例えば、特許文献２に記載されたＤＣブラシレス用モータのロータは、各マグネット極中心の延長上に沿ったロータの部位に空間部であるスロットが形成されている。マグネット極中心の延長上は磁束密度が低く回転特性に影響の少ないため、この部分の無駄な質量を除去することで、回転特性の変化をほとんど生じさせること無くロータ全体の質量を減少することが可能となる。これにより、ロータのイナーシャを大幅に低減させることができる。

特開平５−２７６６９７号公報 特開平９−２７５６５２号公報

一般に、ＤＣブラシレス用モータにおいて特許文献２のように空間部を形成する方法として、空間部に対応する形状の孔が予め形成されたシートを複数積層させてロータを製造する方法と、ロータを一体に形成した後で空間部を穿孔する方法が考えられる。
前者のようにシートを積層する場合、各シートの孔の位置を適宜に調整することで、空間部の形状を複雑なものとすることができる。
しかしながら、この方法では、積層したシートを狭圧するためのかしめスペースが必要となり、ロータの構造が複雑化するため、後述する一体型のロータと比較して製造コストが高くなるという不都合があった。

一方、後者のようにロータを一体に形成する場合、ドリルなどを用いてロータを穿孔して空間部を形成するため、前述したかしめスペース等を必要とせず、低コストで製造が可能となる。
しかしながら、ロータが長尺の場合、ロータの一端側から他端側まで貫通した空間部を形成することは、加工精度上の問題があるため困難であった。このため、ロータの一端側から他端側まで貫通する空間部をロータに形成してロータの全体質量を減少させてイナーシャを最大限に低減することは、現実には非常に難しい。

特に、コギングトルクを低減するためにロータの出力軸に対してマグネットを傾斜（スキュー）させる技術が知られているが、このようにマグネットがスキューされた場合において特許文献２のようにマグネットの極中心上に空間部を設けようとすると、ロータの出力軸に対して斜め方向に空間部を形成する必要がある。このため、空間部の形状がより複雑となり、ロータの一端から他端まで貫通する空間部を形成することが更に困難となる。
また、ロータ出力軸に対してドリルを斜め方向に傾けて空間部を切削する必要があるため、正確な加工を行うことが難しく、誤って磁束密度の高い領域を切削した場合にはロータ回転特性に悪影響を及ぼす虞もある。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、スキュー着磁したマグネットの磁気回路にほとんど影響を与えることなく、簡単な構成でイナーシャを低減させたマグネットロータを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、マグネットロータのイナーシャを低減させることにより応答性・制御性を向上させたモータを提供することにある。

前記課題は、本発明のマグネットロータによれば、周方向に沿って磁極が変化するとともに軸方向に対して所定のスキュー角度を持つように傾斜して着磁されたマグネットと、該マグネットの内周側に配置されるロータコアと、該ロータコアの中心に配置される回転軸と、を備えたマグネットロータであって、前記ロータコアの一端側及び他端側には、前記回転軸に沿って伸びる孔がそれぞれ形成され、前記一端側の孔及び前記他端側の孔は、それぞれの中心軸線が互いに重ならない位置とされていることにより解決される。

このように、ロータコアの一端側と他端側にそれぞれ孔が形成されているため、ロータコアの軸方向に沿って一端側から他端側まで貫通する孔を形成する必要がなく、両端面側にそれぞれ孔を有するという簡単な構成でロータコアの軽量化を図り、イナーシャを低減することができる。
また、それぞれの孔の中心軸線が互いに重ならない位置とされているため、磁極の傾斜にあわせてそれぞれの孔の中心軸線の位置をずらして孔を設けることができる。すなわち、マグネットの磁束の損失が少ない位置にそれぞれの孔を形成することができる。これにより、孔が形成されることによる磁束密度の低下を少なくし、マグネットロータの回転特性への影響を少なくすることができる。

この場合、前記一端側の孔及び前記他端側の孔のそれぞれの前記中心軸線は、前記回転軸の軸中心線と略平行であることが好ましい。

このように、回転軸の軸中心線と平行方向にそれぞれの孔を穿設することができるため、マグネットのスキュー角度に沿って傾斜させて孔を形成する場合と比較して加工が容易となり、マグネットロータの製造コストを低減させることができる。

また、前記一端側の孔及び前記他端側の孔のそれぞれの中心は、前記スキュー角度を二等分する二等分線を挟んで互いに異なる位置に形成されることが好ましい。

スキュー着磁されたマグネットに形成された磁極間に形成される磁界は、磁極の中心と回転軸の中心を通る直線（すなわち、スキュー角度を二等分する二等分線）を挟んで全体として左右対称となっている。このため、この二等分線を挟んで一端側の孔と他端側の孔が形成されることで、これらの孔が形成されることによる磁界のバランスのずれを小さくすることができる。したがって、マグネットロータの回転特性への影響を小さくすることができる。

この場合、前記一端側の孔及び前記他端側の孔は、前記ロータコアの全長をＬ、前記一端側の孔の長さをＬ１、前記他端側の孔の長さをＬ２、前記スキュー角度をθｓ、前記ロータコアの前記一端側における前記二等分線からの前記一端側の孔の中心のずれ角度をθ１、前記ロータコアの前記他端側における前記二等分線からの前記他端側の孔の中心のずれ角度をθ２、としたときに、
下記一般式（１）及び（２）
θ１＝（θｓ／２）×（１−Ｌ１／Ｌ） ・・式（１）
θ２＝（θｓ／２）×（１−Ｌ２／Ｌ） ・・式（２）
（ここで、Ｌ≧Ｌ１＋Ｌ２である。）
を満足する位置に形成されていることが好ましい。

このように、ロータコアの全長、一端側の孔の長さ、及び他端側の孔の長さに基づいて、上記式に当てはまるように角度θ１，θ２を自動的に決定することができる。
また、それぞれの孔の長さに応じて二等分線からのずれ角度を決定するため、磁束密度の高い領域に空間が形成されにくく、かつ、磁界のバランスを最適に保つことができる。したがって、マグネットロータの回転特性をほとんど低下させることなくイナーシャを低減することができる。

また、前記孔は、前記ロータコアの径方向に沿って複数設けられ、かつ、隣接した前記孔どうしが連結されていることが好ましい。

このように、隣接した孔が連結されることで、ロータコアの内部の空間領域を更に増やすことが可能となり、マグネットロータの全体重量をより軽くすることができる。これにより、マグネットロータのイナーシャをより低くすることができる。

上記課題は、本発明のモータによれば、マグネットロータと、該マグネットロータを回転させるステータとを備えたモータであって、前記マグネットロータは、上記いずれかに記載のマグネットロータであることにより解決される。

このように、本発明のモータは、上述したイナーシャを低減させたマグネットロータを回転子として備えることで、ロータの回転特性にほとんど影響を及ぼすことなく簡単な構成でマグネットロータの応答性・制御性を向上させることが可能となる。

本発明のマグネットロータによれば、ロータコアの一端側と他端側にそれぞれ孔を有するという簡単な構成で、イナーシャの低減を図ることが可能となる。また、スキュー角度に応じてそれぞれの孔の中心軸線を重ならせないようにすることで、マグネットの磁束の損失を小さくしてマグネットロータの回転特性への孔の影響を小さくすることができる。したがって、高い応答性・制御性を備えたマグネットロータを簡単な構成で実現することが可能となる。
また、本発明のモータによれば、簡単な構成によりイナーシャを低減させたマグネットロータをモータの回転子として備えることで、高い応答性・制御性を有するモータを簡単な構成で実現することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。

図１〜図３は本発明の一実施形態に係るマグネットロータの説明図であり、図１は第１の実施形態に係るマグネットロータの正面図、図２は図１のマグネットロータを矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向から見た状態を示す側面図、図３は図１のマグネットロータを矢印Ａ方向から見た状態を示す側面図である。
また、図４は第１の実施形態に係るマグネットロータを備えたモータの分解斜視図である。

本発明のブラシレスモータを電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）のブラシレスモータに適用した一実施形態について説明する。
図１はマグネットロータ１の側面図であり、発明の理解を容易にするために、ロータコア１０の内部に形成されて本来は視認できない位置にある第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂの一部を点線で示している。
本実施形態のマグネットロータ１は、円筒状のロータコア１０と、棒状の回転軸１１と、リング状のマグネット１２と、を備えている。マグネット１２の内周側にロータコア１０が配置され、ロータコア１０の中心に回転軸１１が配置されている。このマグネットロータ１は、後述するステータ２とともにインナーロータ型ブラシレスモータを構成する。

ロータコア１０は、保磁力が小さく透磁率が大きい軟磁性材料で構成された部材である。このような軟磁性材料としては、鉄、ケイ素鋼、パーマロイなどが挙げられる。本実施形態では、ロータコア１０として円板状の鉄板を複数積層させた積層鉄心コアを用いている。
なお、ロータコア１０の形状としては、円筒状に限定されず、略多角形状であってもよい。

ロータコア１０の中心には、その軸方向（すなわちロータコア１０の長手方向）に沿って回転軸１１が貫通した状態で固定されている。回転軸１１は、マグネットロータ１の出力軸であり、ロータコア１０の回転により回転するよう構成されている。

ロータコア１０の外周面には、リング状のマグネット１２が配設されている。マグネット１２は、周方向に沿って磁極が変化するように構成されている。すなわち、マグネット１２には、異なる磁極（Ｎ極１２ａとＳ極１２ｂ）が交互に現れるによう複数の磁極が連続して形成されている。
マグネット１２の各磁極は、回転軸１１の軸方向に対して所定の角度を持つように傾斜して配置されている。この角度をスキュー角度θｓという。

マグネット１２の材料としては、フェライト磁石やネオジウム磁石などの磁性体が用いられる。本実施形態のマグネット１２は、着磁されていない磁性体を予めロータコア１０の外周面に配設した後で着磁装置により磁性体を着磁することにより磁極を形成している。なお、フェライトなどの強磁性材料で構成された永久磁石をロータコア１０の外周面に固着させることでマグネット１２を形成してもよい。

ロータコア１０は、一端側（図１の矢印Ａ方向の端部側）から回転軸１１に沿って平行に延びる第１の孔１０ａと、他端側（図１の矢印Ｂ方向の端部側）から回転軸１１に沿って平行に延びる第２の孔１０ｂと、を有する点を特徴としている。
第１の孔１０ａの中心軸線Ｃ１−Ｃ１と、第２の孔１０ｂの中心軸線Ｃ２−Ｃ２は、いずれも回転軸１１の軸中心線Ｏ−Ｏと平行となっている。さらに、第１の孔１０ａの中心軸線Ｃ１−Ｃ１と第２の孔１０ｂの中心軸線Ｃ２−Ｃ２は、互いに重ならない位置となっている。

次に、図２を参照して、各孔の位置について説明する。
図２は、図１のロータコア１０の両側面を示す側面図で、（ａ）は図１の矢印Ａ方向から見た側面図、（ｂ）は図１の矢印Ｂ方向から見た側面図である。
この図に示すように、ロータコア１０の一端側におけるマグネット１２の磁極の磁極中心位置と、他端側におけるその磁極の磁極中心位置は異なっており、周方向に沿って互いにシフトした位置となっている。後述する図３に示すように、このシフトする角度がスキュー角度θｓである。

図２（ａ）と（ｂ）に示すように、第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂは、いずれも回転軸１１の軸中心線Ｏ−Ｏと垂直方向の形状が円形となる形状をしている。
図２（ａ）に示すように、ロータコア１０の一端側の第１の孔１０ａは、マグネット１２の各磁極のそれぞれの磁極幅Ｗａの中心と軸中心Ｏとを結ぶ直線（磁極中心線Ｙａ）上に形成されている。第１の孔１０ａの中心Ｃ１は、磁極中心線Ｙａからスキュー方向（図２では反時計回り方向）に沿ってわずかにずれた位置となっている。
また、図２（ｂ）に示すように、ロータコア１０の他端側の第２の孔１０ｂは、マグネット１２の各磁極のそれぞれの磁極幅Ｗｂの中心と軸中心Ｏとを結ぶ直線（磁極中心線Ｙｂ）上に形成されている。第２の孔１０ｂの中心Ｃ２は、磁極中心線Ｙｂからスキュー方向（図２では時計回り方向）に沿ってわずかにずれた位置となっている。

このように、ロータコア１０のうち磁極中心線Ｙａや磁極中心線Ｙｂ上の領域に、第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂが形成されている。
通常、マグネット１２の磁束密度は、各磁極（Ｎ極１２ａとＳ極１２ｂ）の間の境界領域の延長線上が最も高く、各磁極の磁極中心の延長線上が最も低い。
本実施形態の第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂは、いずれも磁極中心線Ｙａや磁極中心線Ｙｂ上の領域に形成されているが、この領域は上述したように磁束密度が低いため、この領域に孔を有していても磁気回路にほとんど影響を及ぼすことがない。このため、回転特性にほとんど影響を与えることなくマグネットロータ１の軽量化を図ることが可能となり、これによりマグネットロータ１のイナーシャを低減することができる。

特に、本実施形態のマグネットロータ１のようにマグネット１２がスキュー着磁されている場合、各磁極の磁極中心位置はロータコア１０の一端側と他端側とで異なるため、磁気回路への影響の少ない位置も一端側と他端側とで異なっている。
本発明のロータコア１０は、一端側から延びる第１の孔１０ａと他端側から延びる第２の孔１０ｂの２つの孔を有しており、それぞれの端部側で孔の位置を最適な位置にずらして形成することで、磁気回路への影響を最小限に留めつつイナーシャを低減することができる。
さらに、ロータコア１０は、一端側と他端側からそれぞれ別々に孔が穿設されているため、一端側から他端側まで貫通する孔を形成する場合と比較して簡単に孔を形成することが可能となる。

次に、図３を参照して、第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂの位置を更に詳細に説明する。
図３は、図２（ａ）の側面図に（ｂ）の側面図を重ねて示した側面図である。この図において、図１の矢印Ｂ方向に見た側面図（図２（ｂ）の側面図）を破線で示している。

この図において、ロータコア１０の一端側から見たときに、ロータコア１０の一端側での磁極中心線Ｙａと他端側での磁極中心線Ｙｂを同一平面上で重ね合わせたときに、両直線のなす角度がスキュー角度θｓである。
第１の孔１０ａの中心Ｃ１と第２の孔１０ｂの中心Ｃ２は、スキュー角度θｓを二等分する二等分線Ｘを挟んでマグネットロータ１の周方向にそれぞれθ１、θ２だけずれた位置に設けられている。この角度をそれぞれずれ角度θ１，θ２とする。
すなわち、第１の孔１０ａの中心Ｃ１及びロータコア１０の軸中心Ｏを結ぶ直線と、スキュー角度θｓの二等分線Ｘとのなす角度がずれ角度θ１である。同様に、第２の孔１０ｂの中心Ｃ２及びロータコア１０の軸中心Ｏを結ぶ直線と、二等分線Ｘとのなす角度がずれ角度θ２である。

ここで図１に戻って、ロータコア１０の軸方向に沿った全長をＬ、ロータコア１０の軸方向に沿った第１の孔１０ａの長さをＬ１、ロータコア１０の軸方向に沿った第２の孔１０ｂの長さをＬ２としたとき、ずれ角度θ１，θ２はそれぞれ以下の式で表すことができる。
θ１＝（θｓ／２）×（１−Ｌ１／Ｌ） ・・式（１）
θ２＝（θｓ／２）×（１−Ｌ２／Ｌ） ・・式（２）
（ここで、Ｌ≧Ｌ１＋Ｌ２である。）

例えば、ロータコア１０の全長Ｌが５０ｍｍ、第１の孔１０ａの長さＬ１が２０ｍｍ、第２の孔１０ｂの長さＬ２が２５ｍｍ、スキュー角度θｓが１０度の場合、スキュー角度θｓの二等分線Ｘに対する第１の孔１０ａの中心Ｃ１のずれ角度θ１は３．０度、第２の孔１０ｂの中心Ｃ２のずれ角度θ２は２．５度となる。

式（１）と（２）を満たすように第１の孔１０ａの中心Ｃ１と第２の孔１０ｂの中心Ｃ２のそれぞれのずれ角度を決定することで、二等分線Ｘからの第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂのずれが回転軸１１の軸方向に沿ってトータルで相殺される。以下、この理由について説明する。

通常、マグネットを構成する磁極の磁界は、磁極の中心と回転軸の軸中心を通る直線を挟んで左右対称となっている。
本例のマグネット１２のように磁極がスキューされている場合、ロータコア１０の一端側と他端側で磁極中心位置が異なっているが、磁極間に形成される磁界はスキュー角度θｓを二等分する二等分線Ｘを挟んで回転軸１１の軸方向に沿って全体としてバランスが取れている。
このため、この二等分線Ｘを挟んで第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂの中心位置をそれぞれ決定することで、これらの孔が形成されることによる磁界バランスのずれを極力小さくすることができ、スキュー着磁されたマグネット１２の磁束に対する影響を最小限にとどめることができる。

特に、上記式（１）、（２）を満足するようにずれ角度θ１，θ２をそれぞれ決定することで、第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂのそれぞれの長さに応じて磁極への影響が最も少ない最適位置に各孔を形成することができる。
すなわち、孔の長さが長い場合は、その中心位置が二等分線Ｘから離れすぎると隣接する磁極間の境界領域近傍に空間が形成される。この境界領域近傍は磁束密度が高いため、この領域に空間が形成されることで磁気回路への影響が大きくなり、マグネットロータ１の回転特性に悪影響を与えてしまう。
そこで、孔の長さが長い場合には二等分線Ｘからの孔の中心のずれ角度を小さく設定し、逆に孔の長さが短い場合には二等分線Ｘからの孔の中心のずれ角度を大きく設定する。これにより、孔の長さに応じて磁界バランスを最適とすることができ、マグネットロータ１の回転特性をほとんど低下させることなくイナーシャを低減することができる。

なお、図１では、第１の孔１０ａの長さＬ１と第２の孔１０ｂの長さＬ２の合計長さ（Ｌ１＋Ｌ２）が、ロータコア１０の全長Ｌよりも短い例（すなわち、Ｌ＞Ｌ１＋Ｌ２）について示している。すなわち、第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂがつながっておらず、両者の間に所定の長さ（Ｌ−Ｌ１−Ｌ２）の非空間領域が設けられている。このように、第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂとの間に非空間領域を設けることで、両者が連結した貫通孔を設ける場合と比較して、ロータコア１０の剛性をより高くすることができる。

このとき、第１の孔１０ａの長さＬ１と第２の孔１０ｂの長さＬ２が等しい（すなわち、Ｌ１＝Ｌ２）ことが好ましい。このようにすることで、マグネットロータ１の軸方向の両端面側で重量バランスや磁界バランスが釣り合うため、マグネットロータ１の回転特性が安定する。

なお、上述した非空間領域を設けずに、第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂとが連結していてもよい。すなわち、第１の孔１０ａの長さＬ１と第２の孔１０ｂの長さＬ２の合計長さ（Ｌ１＋Ｌ２）が、ロータコア１０の全長Ｌと同一（すなわち、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２）であってもよい。
このようにすることで、第１の孔１０ａと第２の孔１０ｂの長さがそれぞれ最大となり、ロータコア１０内の空間部分の体積を最大とすることができる。これにより、ロータコア１０の重量を最大限まで小さくしてイナーシャを最小とすることができる。

次に、マグネットロータ１の製造方法について説明する。
まず、円板状の鉄板を複数積層させ一体に成形してロータコア１０を製造する。次に、ロータコア１０の外周面全体に着磁前の磁性体を配設する。続いて、着磁装置を用いて所定のスキュー角度θｓをなすように磁性体に対して着磁を行い、Ｎ極１２ａとＳ極１２ｂを形成する。

続いて、ロータコア１０の一端側において、スキュー角度θｓの二等分線Ｘから所定の角度θ１だけずらして第１の孔１０ａの中心位置を決定し、ドリルなどを用いて回転軸１１の軸方向と平行に穿孔する。同様に、ロータコア１０の他端側において、スキュー角度θｓの二等分線Ｘから所定の角度θ２だけずらして第２の孔１０ｂの中心位置を決定し、ドリルなどを用いて回転軸１１の軸方向と平行に穿孔する。
以上の工程により、マグネットロータ１の製造が完了する。

本発明のマグネットロータ１は、上述したようにＤＣブラシレスモータの回転子として用いることができる。以下、図４を参照して、本発明のモータ３について説明する。
図４は、マグネットロータ１をモータ３の回転子に適用した例について説明する図であって、モータ３を構成する部材を分解して示した斜視分解図である。

この図に示すように、モータ３は、マグネットロータ１とステータ２とを主要な構成要素として備えている。このうちマグネットロータ１は、上述したとおりの構成を備えるものであるため、ここでは詳細な説明は省略する。

ステータ２は、ステータコア２１と、このステータコア２１に巻装された巻線２２を備えている。ステータコア２１は、外周部を構成する略円筒状のアウターコア２３と、このアウターコア２３の内周面から径方向内側に所定間隔を空けて突出するティース２４とを有している。巻線２２は、ティース２４の隣接する突出部の間の空間内に収容されている。

モータ３の製造方法としては、まずロータコア１０の外周に配設されたマグネット１２をスキュー着磁させ、磁極を形成する。続いて、ロータコア１０の一端側から第１の孔１０ａを、他端側から第２の孔１０ｂを穿設する。この穿設工程は、上述したマグネットロータ１の製造方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、ティース２４間の空間内に巻線２２を収容してステータ２を製造する。
そして、ステータ２の内部空間にマグネットロータ１を配設し、円環状のステータ２とマグネットロータ１のマグネット１２とは、僅かなエアギャップを介して径方向に対向した状態とする。次に、図示しない有底円筒形状のハウジング内にステータ２とマグネットロータ１を収容し、ハウジングの開口をエンドプレートで塞ぐことで、モータ３の組付けが完了する。

次に、本発明の他の実施形態に係るマグネットロータについて説明する。
図５，図６は本発明の他の実施形態に係るマグネットロータの説明図であり、図５は第２の実施形態に係るマグネットロータの正面図、図６は図５のマグネットロータを矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向から見た状態を示す側面図である。

図５に示すように、本実施形態のマグネットロータ３１は、ロータコア４０と、回転軸４１と、マグネット４２とを主要な構成要素としている。マグネット４２は、Ｎ極４２ａとＳ極４２ｂの磁石が交互に現れるによう連続して配置されている。これらの部材は第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

ロータコア４０には、一端側から伸びる第１の連結孔４０ａと他端側から伸びる第２の連結孔４０ｂが回転軸４１の軸方向と平行に形成されている。これらの連結孔について図６を参照して説明する。
図６は、図５のロータコア４０の両端部を示す側面図であり、（ａ）は図５の矢印Ａ方向から見た側面図、（ｂ）は図５の矢印Ｂ方向から見た側面図である。この図に示すように、第１の連結孔４０ａと第２の連結孔４０ｂは、いずれも第１の実施形態と同様の円筒状の円孔が形成された領域と、隣接する円孔どうしがつながった円環状の領域とを有する形状をしている。円孔どうしをつなぐ円環状の空間は、ロータコア４０の軸中心Ｏ側に形成されている。この領域は、マグネット４２の隣接する磁極間の境界領域の延長線上にあるが、マグネット４２と離れた位置にあるため磁束密度がそれほど高くなく、この領域に空間部を設けてもマグネットロータ３１の回転特性にほとんど影響を及ぼすことがない。

そして、このように円孔どうしを円環状につなげることで、第１の実施形態と比較してより空間領域を増やしてマグネットロータ３１の更なる軽量化を図ることが可能となり、これによりマグネットロータ３１のイナーシャを更に小さくすることができる。

ロータコア４０は、予め円環状の孔である第２の連結孔４０ｂが設けられた形で鍛造にて形成される。その後、円環である第２の連結孔４０ｂに沿って複数の円孔をドリルを用いた切削にて第１の連結孔４０ａを形成する。

なお、上記各実施形態では、各マグネットに１箇所ずつ孔（第２の実施形態では円孔）が形成されているが、このようにマグネットのすべてに形成される必要はなく、一部のみに形成されてもよい。例えば、マグネットのうち、Ｎ極のみやＳ極のみに対応して孔が形成されるようにしてもよい。この場合、ロータコアの軸中心を挟んで対称となる位置に形成すると、マグネットロータ全体の重量バランスが釣り合うため好ましい。

また、上記各実施形態では、いずれの孔も内部に何も充填されていない空間孔として形成されているが、孔の内部にロータコアの材質よりも比重の小さな樹脂等を充填してもよい。このようにすることで、マグネットロータの軽量化を図るとともにロータの剛性を向上させることが可能となる。

さらに、第２の実施形態では、予め円環状の第２の連結孔４０ｂを鍛造にて形成し、その後、第１の連結孔４０ａを形成していたが、以下の工程に示す方法で形成してもよい。
第１の連結孔４０ａを形成するには、まずドリルなどを用いてロータコア４０の軸方向と平行方向に複数の円孔を形成する。次に、ドリルの径をより小さいものに変更し、円孔のうち軸中心Ｏ側に寄せてドリルをいずれかの円孔内に挿通し、軸中心Ｏを中心として円環状にドリルを移動させてロータコア４０を切削し、隣接する円孔どうしをつなぐ。これにより、円環状の領域が形成される。
以上の工程で、第１の連結孔４０ａが形成される。なお、第２の連結孔４０ｂについても同様の工程で形成することができる。

第１の実施形態に係るマグネットロータの正面図である。 図１のマグネットロータを矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向から見た状態を示す側面図である。 図１のマグネットロータを矢印Ａ方向から見た状態を示す側面図である。 第１の実施形態に係るマグネットロータを備えたモータの分解斜視図である。 第２の実施形態に係るマグネットロータの正面図である。 図５のマグネットロータを矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向から見た状態を示す側面図である。

符号の説明

１‥マグネットロータ、２‥ステータ、３‥モータ、１０‥ロータコア、１０ａ‥第１の孔、１０ｂ‥第２の孔、１１‥回転軸、１２‥マグネット、１２ａ‥マグネット（Ｎ極）、１２ｂ‥マグネット（Ｓ極）、２１‥ステータコア、２２‥巻線、２３‥アウターコア、２４‥ティース、３１‥マグネットロータ、４０‥ロータコア、４０ａ‥第１の連結孔、４０ｂ‥第２の連結孔、４１‥回転軸、４２‥マグネット、４２ａ‥Ｎ極（磁極）、４２ｂ‥Ｓ極（磁極）、Ｌ‥ロータコアの全長、Ｌ１‥第１の孔の長さ、Ｌ２‥第２の孔の長さ、Ｃ１‥第１の孔の中心、Ｃ２‥第２の孔の中心、Ｏ‥回転軸の軸中心、Ｃ１−Ｃ１‥第１の孔の中心軸線、Ｃ２−Ｃ２‥第２の孔の中心軸線、Ｏ−Ｏ‥回転軸の軸中心線、Ｘ‥スキュー角度の二等分線、Ｙａ‥磁極中心線、Ｙｂ‥磁極中心線、Ｗａ‥磁極幅、Ｗｂ‥磁極幅、θｓ‥スキュー角度、θ１，θ２‥ずれ角度

Claims (6)

1. 周方向に沿って磁極が変化するとともに軸方向に対して所定のスキュー角度を持つように傾斜して着磁されたマグネットと、
   該マグネットの内周側に配置されるロータコアと、
   該ロータコアの中心に配置される回転軸と、を備えたマグネットロータであって、
   前記ロータコアの一端側及び他端側には、前記回転軸に沿って伸びる孔がそれぞれ形成され、
   前記一端側の孔及び前記他端側の孔は、それぞれの中心軸線が互いに重ならない位置とされていることを特徴とするマグネットロータ。
2. 前記一端側の孔及び前記他端側の孔のそれぞれの前記中心軸線は、前記回転軸の軸中心線と略平行であることを特徴とする請求項１に記載のマグネットロータ。
3. 前記一端側の孔及び前記他端側の孔のそれぞれの中心は、前記スキュー角度を二等分する二等分線を挟んで互いに異なる位置に形成されることを特徴とする請求項２に記載のマグネットロータ。
4. 前記一端側の孔及び前記他端側の孔は、
   前記ロータコアの全長をＬ、
   前記一端側の孔の長さをＬ１、
   前記他端側の孔の長さをＬ２、
   前記スキュー角度をθｓ、
   前記ロータコアの前記一端側における前記二等分線からの前記一端側の孔の中心のずれ角度をθ１、
   前記ロータコアの前記他端側における前記二等分線からの前記他端側の孔の中心のずれ角度をθ２、としたときに、
   下記一般式（１）及び（２）
   θ１＝（θｓ／２）×（１−Ｌ１／Ｌ） ・・式（１）
   θ２＝（θｓ／２）×（１−Ｌ２／Ｌ） ・・式（２）
   （ここで、Ｌ≧Ｌ１＋Ｌ２である。）
   を満足する位置に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のマグネットロータ。
5. 前記孔は、前記ロータコアの周方向に沿って複数設けられ、かつ、隣接した前記孔どうしが連結されていることを特徴とする請求項１に記載のマグネットロータ。
6. マグネットロータと、該マグネットロータを回転させるステータとを備えたモータであって、前記マグネットロータは、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマグネットロータであることを特徴とするモータ。

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