JP6338245B2 - マルチランデル型モータ - Google Patents

Description

本発明は、マルチランデル型モータに関するものである。

モータにおいて、周方向に複数の爪状磁極を有する一対のロータコアと、それらロータコア間に配置された永久磁石とによって構成され、各爪状磁極が交互に異なる磁極に機能させるランデル型ロータを有したランデル型モータが知られている。さらに、特許文献１では、ランデル型ロータに加えて、周方向に複数の爪状磁極を有する一対のステータコアと、それらステータコア間に配置された環状巻線とによって構成され、各爪状磁極が交互に異なる磁極に機能させるランデル型ステータを備えたランデル型モータが提案されている。このランデル型モータは、ロータとステータが共にランデル型で構成されていることから、マルチランデル型モータとも言われている。

マルチランデル型モータは、爪状磁極数を変えることで極数を変更できるため、多極化し易い特徴を有している。

特開２０１３−２２６０２６号公報

ところで、上記のようなモータにおいては、周方向に隣同士の爪状磁極の間に隙間ができてしまい、この隙間から磁束が漏れてしまう現状があった。また、例えば、爪状磁極の背面においても同様に隙間ができてしまうと、その隙間から磁束が漏れてしまう虞がある。そして、漏れ磁束の増加はモータの出力の低下の要因となるため、何らかの対策が必要であるが、部品点数が増加しない構造としたい要望があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、漏れ磁束を抑えた構造を、部品点数を抑えて実現することができるマルチランデル型モータを提供することにある。

上記課題を解決するマルチランデル型モータは、コアベースから径方向へ延出した基部とその基部の先端から軸方向に延出した磁極部とを有した複数の爪状磁極をそれぞれ備えた第１及び第２ロータコアと、前記第１及び第２ロータコア間に配置され軸方向に磁化された永久磁石とを有するロータと、コアベースから径方向へ延出した基部とその基部の先端から軸方向に延出した磁極部を有した複数の爪状磁極をそれぞれ備えた第１及び第２ステータコアと、前記第１及び第２ステータコア間に周方向に配置された巻線とを有するステータとを備えたマルチランデル型モータであって、前記ロータは、前記ロータ側の磁極部の背面に配置され径方向に磁化された背面磁石部と、前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との周方向間に配置され周方向に磁化された極間磁石部とが一体形成されてなる補助磁石を備えており、前記ロータは、前記第１及び第２ロータコア、前記永久磁石及び前記補助磁石から構成されたロータユニットが軸方向に複数並設されているとともに、前記各ロータユニットが軸方向一端側から軸方向他端側にかけて周方向一方に順にずらして構成されており、軸方向に隣り合う前記ロータユニット間において、各ロータユニットの前記補助磁石の前記極間磁石部同士は、軸方向に隣り合う該極間磁石部同士の径方向における前記ステータ側の部分が一体形成されているとともに、軸方向に隣り合う該極間磁石部同士の径方向における反ステータ側の部分は一体形成されることなく分離されている。

この構成によれば、ロータ側の磁極部の背面に配置され径方向に磁化された背面磁石部と、第１ロータコアの爪状磁極と第２ロータコアの爪状磁極との周方向間に配置され周方向に磁化された極間磁石部とが一体形成されてなる補助磁石を備える。このため、第１ロータコアと第２ロータコアとの間の隙間から磁束を漏れ難くする構造を、部品点数を抑えて実現することが可能となる。
また、軸方向に隣り合うロータユニットの補助磁石同士の極間磁石が一体化されることで、部品点数の増加をより抑えることができる。

上記マルチランデル型モータにおいて、前記背面磁石部は、前記ロータ側の各磁極部の背面に配置され、前記極間磁石部は、前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との周方向の各間に配置され、前記各背面磁石部と前記各極間磁石部とが一体形成されて前記補助磁石が環状をなすことが好ましい。

この構成によれば、各背面磁石部と各極間磁石部とが一体形成されてなる環状の補助磁石を１つの部品として取り扱い可能となり、部品点数をより抑えることができる。
上記マルチランデル型モータにおいて、軸方向に隣り合う前記ロータユニットの永久磁石の磁化方向は互いに反対であり、前記ステータは、前記第１及び第２ステータコア及び前記巻線から構成されたステータユニットが軸方向に複数並設され、前記各ステータユニットは軸方向一端側から軸方向他端側にかけて前記各ロータユニットのずらし方向とは反対方向に順にずらして構成されていることが好ましい。

この構成によれば、第１及び第２ロータコア、永久磁石、及び補助磁石から構成されたロータユニットが軸方向に複数並設されたランデル型ロータと、第１及び第２ステータコア及び巻線から構成されたステータユニットが軸方向に複数並設されたランデル型ステータとから複数段構成のマルチランデル型モータが構成される。そして、部品点数が多くなりがちな複数段構成のマルチランデル型モータにおいて、各ロータユニットの補助磁石の背面磁石部と極間磁石部とを一体化する構成を適用することは、部品点数の増加を抑える点でより効果的である。

上記マルチランデル型モータにおいて、前記各ロータユニットにおいて、前記極間磁石部は、周方向の一方に磁化された第１極間磁石部と、周方向の他方に磁化された第２極間磁石部とからなり、前記各ロータユニットの前記第１極間磁石部は、軸方向に隣り合うロータユニットの前記第２極間磁石部と軸方向に隣り合わないように構成されていることが好ましい。

各ロータユニット間において、磁化方向が互いに反対である第１極間磁石部と第２極間磁石部とが軸方向に隣り合うと、互いの磁気が影響し合って第１及び第２極間磁石部による漏れ磁束抑制効果が弱くなることが懸念されるが、本構成によればそれを抑制することができる。

上記マルチランデル型モータにおいて、前記永久磁石と前記補助磁石とが異なる材料で構成されていることが好ましい。
この構成によれば、永久磁石と補助磁石とが異なる材料で構成されることで、各磁石の磁束の調整が容易となって出力調整が可能となる。

上記マルチランデル型モータにおいて、前記補助磁石の配向方向が極異方配向であることが好ましい。
この構成によれば、背面磁石部と極間磁石部のそれぞれにおいて最適な方向の成分を有するように磁化することが可能となる。

上記マルチランデル型モータにおいて、前記永久磁石と前記補助磁石とが一体形成されていることが好ましい。
この構成によれば、永久磁石と補助磁石とが一体化されることで、部品点数の増加をより抑えることができる。

本発明のマルチランデル型モータによれば、漏れ磁束を抑えた構造を、部品点数を抑えて実現することができる。

実施形態のモータの斜視図である。 同形態のロータの斜視図である。 同形態のロータユニットの分解斜視図である。 同形態におけるＵ相及びＷ相ロータユニットの斜視図である。 同形態におけるＶ相ロータユニットの斜視図である。 同形態のロータ外周を平面状に展開して示す展開図である。 同形態の界磁磁石及び補助磁石の平面図である。 同形態のステータの断面斜視図である。 同形態のステータユニットの分解斜視図である。 同形態のステータ内周を平面状に展開して示す展開図である。 別例の補助磁石を示す斜視図である。 別例の補助磁石と界磁磁石を示す平面図である。

以下、マルチランデル型モータの一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のモータ１１は、回転軸（図示略）に固定されるロータ１２と、ロータ１２の外側に配置されモータハウジング（図示略）に固定された環状のステータ１３とを備えている。

［ロータの構成］
図２に示すように、ロータ１２は、軸方向に順に積層されたＵ相ロータユニットＲｕ、Ｖ相ロータユニットＲｖ及びＷ相ロータユニットＲｗから構成されている。各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗは互いに略同様の構成を有している。

図２及び図３に示すように、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗは、第１及び第２ロータコア２１，２２と、それら第１及び第２ロータコア２１，２２に挟まれた界磁磁石２３と、界磁磁石２３の外周側に配置される補助磁石４０とから構成されている。

第１ロータコア２１は、前記回転軸が挿通固定される貫通孔２４ａを径中心部に備える円盤状の第１ロータコアベース２４を有している。第１ロータコアベース２４の外周縁には、４個の第１ロータ側爪状磁極２５が周方向において互いに等間隔（９０度間隔）に設けられている。

第１ロータ側爪状磁極２５は、第１ロータコアベース２４の外周縁から径方向外側に延びる径方向延出部２５ａと、その径方向延出部２５ａの先端部（径方向外側端部）から突出する第１磁極部２５ｂとからなる。なお、第１ロータ側爪状磁極２５は、径方向延出部２５ａに対して第１磁極部２５ｂを直角に屈曲することで成形してもよく、また、鋳造によって径方向延出部２５ａと第１磁極部２５ｂとを一体に成形してもよい。

径方向延出部２５ａは、軸方向から見て、径方向外側に向かうほど幅狭になる台形状に形成されている。また、第１磁極部２５ｂは、径方向から見て長方形状に形成されている。そして、径方向延出部２５ａと第１磁極部２５ｂからなる第１ロータ側爪状磁極２５の周方向両側面は、それぞれ平坦面であり、径方向外側に向かうほど互いに近づくように形成されている。また、第１ロータ側爪状磁極２５は、その周方向中心に対して線対称をなしている。なお、各第１磁極部２５ｂの径方向外側面は、軸方向から見てロータ１２の回転軸線を中心とする同一円上に位置する円弧状をなしている。

図３に示すように、第２ロータコア２２は、第１ロータコア２１と同一形状をなし、第２ロータコアベース２６と第２ロータ側爪状磁極２７とを有している。第２ロータコアベース２６（貫通孔２６ａ）及び第２ロータ側爪状磁極２７（径方向延出部２７ａ及び第２磁極部２７ｂ）はそれぞれ、第１ロータコアベース２４（貫通孔２４ａ）及び第１ロータ側爪状磁極２５（径方向延出部２５ａ及び第１磁極部２５ｂ）と同一形状をなしている。

図２に示すように、第１ロータコア２１と第２ロータコア２２とは、それらの磁極部２５ｂ，２７ｂの先端が互いに反対方向を向くように組み付けられ、各第１磁極部２５ｂの周方向間に各第２磁極部２７ｂが配置される。第１磁極部２５ｂと第２磁極部２７ｂとは、組み付け状態において周方向に交互に並ぶとともに、周方向において等間隔に位置するように構成されている。

第１及び第２ロータコア２１，２２の組み付け状態において、第１及び第２ロータコアベース２４，２６は互いに平行をなし、それらの間に界磁磁石２３が配置されている。
図３に示すように、界磁磁石２３は、例えばフェライト焼結磁石よりなる円板状の永久磁石である。界磁磁石２３の中央位置には、前記回転軸が挿通される貫通孔２３ａが形成されている。そして、界磁磁石２３の一方の端面２３ｂが、第１ロータコアベース２４の軸方向内側面２４ｂと、界磁磁石２３の他方の端面２３ｃが、第２ロータコアベース２６の対向面２６ｂとそれぞれ当接し、界磁磁石２３は第１ロータコアベース２４と第２ロータコアベース２６との間に軸方向に挟持固定される。なお、界磁磁石２３の外径は、各コアベース２４，２６の外径と一致するように設定されている。

そして、図４中の実線で示す矢印は、界磁磁石２３（及び補助磁石４０）の磁化方向（Ｓ極からＮ極向き）を示している。同図に示すように、界磁磁石２３は、第１ロータコアベース２４側がＮ極、第２ロータコアベース２６側がＳ極となるように軸方向に磁化されている。従って、この界磁磁石２３によって、各第１ロータ側爪状磁極２５がＮ極として機能し、各第２ロータ側爪状磁極２７がＳ極として機能する。

［補助磁石］
図２に示すように、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗは、界磁磁石２３の外周側において円環状の補助磁石４０を備えている。補助磁石４０は、ネオジム磁石等の希土類磁石よりなるボンド磁石（プラスチックマグネット、ゴムマグネット等）である。補助磁石４０は、界磁磁石２３の外周面２３ｄに例えば接着によって固定される。

図３に示すように、補助磁石４０は、ロータ１２の回転軸線を中心とする円環状をなし、第１及び第２背面磁石部４１，４２と極間磁石部４３とが周方向に交互に連なるように一体形成されてなる。

図３及び図７に示すように、各第１背面磁石部４１は、各第１ロータ側爪状磁極２５の第１磁極部２５ｂの径方向内側面と、界磁磁石２３の外周面２３ｄとの間に配置される。第１背面磁石部４１は、第１磁極部２５ｂ及び界磁磁石２３のそれぞれと径方向に当接する。また、各第１背面磁石部４１は、各第１ロータ側爪状磁極２５の径方向延出部２５ａに対して軸方向に当接する。

同様に、各第２背面磁石部４２は、各第２ロータ側爪状磁極２７の第２磁極部２７ｂの径方向内側面と、界磁磁石２３の外周面２３ｄとの間に配置される。第２背面磁石部４２は、第２磁極部２７ｂ及び界磁磁石２３のそれぞれと径方向に当接する。また、各第２背面磁石部４２は、各第２ロータ側爪状磁極２７の径方向延出部２７ａに対して軸方向に当接する。

各極間磁石部４３は、第１及び第２ロータ側爪状磁極２５，２７同士の周方向の各間に設けられている。詳しくは、各極間磁石部４３は、周方向に隣り合う第１及び第２背面磁石部４１，４２同士を繋ぐように形成されるとともに、第１及び第２磁極部２５ｂ，２７ｂ同士の間にも配置されるように各背面磁石部４１，４２よりも径方向外側に突出した形状とされている。なお、各極間磁石部４３と各磁極部２５ｂ，２７ｂは、それらの径方向外側面がロータ１２の回転軸線を中心とする同一円上に位置するように形成されている。また、極間磁石部４３の径方向内側面は、第１及び第２背面磁石部４１，４２の径方向内側面よりも径方向外側に位置している。これにより、極間磁石部４３の径方向内側面と界磁磁石２３の外周面２３ｄとの間に若干の隙間が形成されている（図７参照）。

そして、図７中の実線で示す矢印は、補助磁石４０の磁化方向（Ｓ極からＮ極向き）を示している。同図に示すように、補助磁石４０は、各背面磁石部４１，４２及び極間磁石部４３のそれぞれで界磁磁石２３の漏れ磁束（短絡磁束）を抑えるように磁化されている。詳述すると、第１背面磁石部４１は、径方向外側（第１磁極部２５ｂ側）が第１磁極部２５ｂと同極のＮ極となるように径方向に磁化されている。同様に、第２背面磁石部４２は、径方向外側（第２磁極部２７ｂ側）が第２磁極部２７ｂと同極のＳ極となるように径方向に磁化されている。そして、各極間磁石部４３は、第１磁極部２５ｂ側がＮ極に、第２磁極部２７ｂ側がＳ極となるように周方向に磁化されている。

上記のような第１及び第２ロータコア２１，２２と、それらロータコア２１，２２に組み込まれる２種の磁石（界磁磁石２３及び補助磁石４０）が各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗを構成している。

そして、上記のように界磁磁石２３を用いた所謂ランデル型構造とされた各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗは、Ｎ極となる第１ロータ側爪状磁極２５と、Ｓ極となる第２ロータ側爪状磁極２７とが周方向に交互に配置され磁極数が８極（極数対が４つ）で構成される。

次に、各相のロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの積層構造について説明する。
図６に示すように、Ｕ相ロータユニットＲｕ、Ｖ相ロータユニットＲｖ、Ｗ相ロータユニットＲｗが軸方向に順に積層されてロータ１２が構成される。

ここで、Ｕ相及びＷ相ロータユニットＲｕ，Ｒｗは、第１ロータコア２１が上側になるように積層され、Ｖ相ロータユニットＲｖは第２ロータコア２２が上側になるように積層されている。つまり、中段のＶ相ロータユニットＲｖは、上下段のＵ相及びＷ相ロータユニットＲｕ，Ｒｗに対して裏向きで積層されている（図４及び図５参照）。これにより、Ｕ−Ｖ相間では第２ロータコアベース２６同士が軸方向に隣接し、Ｖ−Ｗ相間では第１ロータコアベース２４同士が軸方向に隣接している。

そして、Ｕ相及びＷ相の界磁磁石２３の磁化方向は、同方向（図６において上向き）とされ、Ｖ相の界磁磁石２３の磁化方向は、Ｕ相及びＷ相の界磁磁石２３の磁化方向に対して反対向きとされる。より詳しくは、Ｕ相及びＶ相の界磁磁石２３のＳ極同士が、隣接する２枚の第２ロータコアベース２６を介して向かい合っている。また、Ｖ相及びＷ相の界磁磁石２３のＮ極同士が、隣接する２枚の第１ロータコアベース２４を介して向かい合っている。このように、各相の界磁磁石２３は、隣り合う相のもの同士で軸方向への磁化方向が反対向きとされている。

また、Ｕ相及びＷ相ロータユニットＲｕ，Ｒｗの各第１磁極部２５ｂ（第１ロータ側爪状磁極２５）の軸方向への突出方向は、互いに同方向（図６において下向き）である。それに対し、Ｖ相の各第１磁極部２５ｂの突出方向は、Ｕ相及びＷ相の第１磁極部２５ｂとは反対向き（図６において上向き）となっている。

同様に、Ｕ相及びＷ相ロータユニットＲｕ，Ｒｗの第２磁極部２７ｂ（第２ロータ側爪状磁極２７）の軸方向への突出方向は、互いに同方向（図６において上向き）であり、その方向に対してＶ相の第２磁極部２７ｂの突出方向は反対向き（図６において下向き）となっている。

そして、各相のロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗは、ずれ角度θｒずつ順に位相をずらして積層されている。詳述すると、各相の位相のずれ角度θｒは、電気角で６０度（機械角で１５度）に設定されており、Ｖ相ロータユニットＲｖは、Ｕ相ロータユニットＲｕに対して時計回り方向に電気角で６０度（機械角で１５度）位相をずらして配置されている。また、Ｗ相ロータユニットＲｗは、Ｖ相ロータユニットＲｖに対して時計回り方向に電気角で６０度（機械角で１５度）位相をずらして配置されている。

また、補助磁石４０の極間磁石部４３も、Ｕ相からＷ相にかけて時計回り方向に電気角で６０度（機械角で１５度）ずつずれている。
ここで、図６に示すように、ロータ１２を軸方向のＵ相側から見たときに、時計回り方向に着磁された極間磁石部（つまり、第１磁極部２５ｂに対して反時計回り方向に隣接する極間磁石部）を第１極間磁石部４３ａとする。一方、反時計回り方向に着磁された極間磁石部（つまり、第１磁極部２５ｂに対して時計回り方向に隣接する極間磁石部）を第２極間磁石部４３ｂとする。

Ｕ相の各第１極間磁石部４３ａは、Ｖ相の各第１極間磁石部４３ａ及びＶ相の各第２磁極部２７ｂと軸方向に隣り合っており、Ｖ相の各第２極間磁石部４３ｂとは軸方向に隣り合わないように構成されている。

また、Ｖ相の各第１極間磁石部４３ａは、Ｕ相の各第１極間磁石部４３ａ及びＵ相の各第１磁極部２５ｂと軸方向一方側で隣り合うとともに、Ｗ相の各第１極間磁石部４３ａ及びＷ相の各第２磁極部２７ｂと軸方向他方側で隣り合うように構成されている。つまり、Ｖ相の各第１極間磁石部４３ａは、Ｕ相及びＷ相の各第２極間磁石部４３ｂとは軸方向に隣り合わないように構成されている。

また、Ｗ相の各第１極間磁石部４３ａは、Ｖ相の各第１極間磁石部４３ａ及びＶ相の各第１磁極部２５ｂと軸方向に隣り合っており、Ｖ相の各第２極間磁石部４３ｂとは軸方向に隣り合わないように構成されている。

このように、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの第１極間磁石部４３ａは、軸方向に隣り合うロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの第２極間磁石部４３ｂと軸方向に隣り合わないように構成されている。

［ステータの構成］
図８に示すように、ロータ１２の径方向外側に配置されるステータ１３は、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗに対応して軸方向に積層された３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）のステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗから構成されている。各ステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは互いに略同様の構成を有し、第１及び第２ステータコア３１，３２と、それら第１及び第２ステータコア３１，３２との軸方向間に配置された巻線３３とから構成されている。

図８及び図９に示すように、第１ステータコア３１は、円環状の第１ステータコアベース３４を有している。第１ステータコアベース３４は、板面が軸方向に対して垂直をなす板状に形成されている。また、第１ステータコアベース３４は、その外周縁から軸方向に延びる円筒状の円筒壁３４ａを有している。そして、第１ステータコアベース３４の内周縁には、４個の第１ステータ側爪状磁極３５が互いに等間隔（９０度間隔）に延出形成されている。

第１ステータ側爪状磁極３５は、第１ステータコアベース３４の内周縁から径方向内側に延びる径方向延出部３５ａと、その径方向延出部３５ａの先端部（径方向内側端部）から軸方向一方に突出する第１磁極部３５ｂとからなる。なお、第１ステータ側爪状磁極３５は、径方向延出部３５ａに対して第１磁極部３５ｂを直角に屈曲することで成形してもよく、また、鋳造によって径方向延出部３５ａと第１磁極部３５ｂとを一体に成形してもよい。

径方向延出部３５ａは、軸方向から見て、径方向内側に向かうほど幅狭になる台形状に形成されている。また、第１磁極部３５ｂは、径方向から見て長方形状に形成されている。つまり、第１磁極部３５ｂの径方向内側面（ロータ１２との対向面）の周方向両端は、軸方向に沿った直線状をなしている。なお、第１ステータ側爪状磁極３５は、その周方向中心に対して線対称をなしている。

図９に示すように、第２ステータコア３２は、第１ステータコア３１と同一形状をなし、第２ステータコアベース３６と第２ステータ側爪状磁極３７とを有している。第２ステータコアベース３６（円筒壁３６ａ）及び第２ステータ側爪状磁極３７（径方向延出部３７ａ及び第２磁極部３７ｂ）は、前記第１ステータコア３１の第１ステータコアベース３４（円筒壁３４ａ）及び第１ステータ側爪状磁極３５（径方向延出部３５ａ及び第１磁極部３５ｂ）とそれぞれ同一形状をなしている。

図８に示すように、第１ステータコア３１と第２ステータコア３２とは、それらの磁極部３５ｂ，３７ｂの先端が互いに反対方向を向くように組み付けられ、各第１磁極部３５ｂの周方向間に各第２磁極部３７ｂが配置される。第１磁極部３５ｂと第２磁極部３７ｂとは、組み付け状態において周方向に交互に並ぶとともに、周方向において等間隔に位置するように構成されている。

組み付け状態において、第１及び第２ステータコアベース３４，３６は、互いに平行をなしている。また、第１及び第２ステータコアベース３４，３６の各円筒壁３４ａ，３６ａは、軸方向に互いに当接されて各ステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの外周壁を構成している。そして、各円筒壁３４ａ，３６ａの内周側であって第１及び第２ステータコアベース３４，３６の軸方向間のスペースには、周方向に円環状をなす巻線３３が配置されている。

上記のように構成されたステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、巻線３３にて第１及び第２ステータ側爪状磁極３５，３７をその時々で互いに異なる磁極に励磁する８極の所謂ランデル型（クローポール型）構造とされている。

次に、各相のステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの積層構造について説明する。
図１０に示すように、Ｕ相ステータユニットＳｕ、Ｖ相ステータユニットＳｖ及びＷ相ステータユニットＳｗが軸方向に順に積層されてステータ１３が構成される。また、ステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、第１ステータコアベース３４と第２ステータコアベース３６とが軸方向に交互に配置されるように積層されている。

また、各相のステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、ずれ角度θｓずつ順に位相をずらして積層されている。詳述すると、各相の位相のずれ角度θｓは、電気角で６０度（機械角で１５度）に設定されており、Ｖ相ステータユニットＳｖは、Ｕ相ステータユニットＳｕに対して反時計回り方向に電気角で６０度（機械角で１５度）位相をずらして配置されている。また、Ｗ相ステータユニットＳｗは、Ｖ相ステータユニットＳｖに対して反時計回り方向に電気角で６０度（機械角で１５度）位相をずらして配置されている。

これにより、Ｕ相ステータユニットＳｕからＷ相ステータユニットＳｗにかけてのずれ方向（反時計回り方向）が、Ｕ相ロータユニットＲｕからＷ相ロータユニットＲｗにかけてのずれ方向（時計回り方向）に対して反対となる。言い換えると、ロータ１２とステータ１３とは、各相のユニット単位で位相のずれ方向が逆向きとなっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ステータ１３に３相交流電源電圧を印加すると、Ｕ相ステータユニットＳｕの巻線３３にはＵ相電源電圧が、Ｖ相ステータユニットＳｖの巻線３３にはＶ相電源電圧が、Ｗ相ステータユニットＳｗの巻線３３にはＷ相電源電圧がそれぞれ印加される。これによって、ステータ１３に回転磁界が発生し、ロータ１２が回転駆動される。

ここで、上記のように、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの補助磁石４０は、第１及び第２磁極部２５ｂ，２７ｂの背面側（径方向内側）にそれぞれ配置される第１及び第２背面磁石部４１，４２と、周方向に隣り合う第１及び第２ロータ側爪状磁極２５，２７の間に配置される極間磁石部４３とを備える。そして、補助磁石４０は、第１及び第２背面磁石部４１，４２及び極間磁石部４３のそれぞれで界磁磁石２３の漏れ磁束（短絡磁束）を抑えるように磁化されている（図４及び図７参照）。

これにより、各背面磁石部４１，４２によって各磁極部２５ｂ，２７ｂの背面側での漏れ磁束の発生が抑えられるとともに、極間磁石部４３によって周方向に隣り合う第１及び第２ロータ側爪状磁極２５，２７の間における漏れ磁束の発生が抑えられ、モータ１１の高出力化に寄与できるようになっている。さらに、各背面磁石部４１，４２と各極間磁石部４３とが一体形成されているため、各背面磁石部４１，４２及び各極間磁石部４３を有する補助磁石４０を１つの部品として取り扱い可能となり、部品点数を抑えることができるようになっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）ロータ１２は、第１及び第２ロータ側爪状磁極２５，２７の各磁極部２５ｂ，２７ｂの背面（径方向内側）に配置され径方向に磁化された背面磁石部４１，４２と、第１磁極部２５ｂと第２磁極部２７ｂとの周方向間に配置され周方向に磁化された極間磁石部４３とが一体形成されて構成された補助磁石４０を備えている。このため、第１ロータコア２１と第２ロータコア２２との間の隙間から磁束を漏れ難くする構造を、部品点数を抑えて実現することが可能となる。

（２）背面磁石部４１，４２は、各磁極部２５ｂ，２７ｂの背面に配置され、極間磁石部４３は、第１磁極部２５ｂと第２磁極部２７ｂとの周方向の各間に配置され、各背面磁石部４１，４２と各極間磁石部４３とが一体形成されて補助磁石４０が環状をなす。このため、補助磁石４０を１つの部品として取り扱い可能となり、部品点数をより抑えることができる。

（３）ロータ１２は、第１及び第２ロータコア２１，２２、界磁磁石２３及び補助磁石４０からそれぞれ構成された３相のロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗが軸方向に順に並設される。軸方向に隣り合うロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの界磁磁石２３の磁化方向は互いに反対であり、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗが軸方向一端側（Ｕ相側）から軸方向他端側（Ｗ相側）にかけて周方向一方（時計回り方向）に順にずらして構成される。また、ステータ１３は、第１及び第２ステータコア３１，３２及び巻線３３からそれぞれ構成された３相のステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗが軸方向に順に並設される。そして、各ステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは軸方向一端側（Ｕ相側）から軸方向他端側（Ｗ相側）にかけて各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗのずらし方向とは反対方向に順にずらして構成される。この構成によれば、ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗが軸方向に並設されたランデル型のロータ１２と、ステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗが軸方向に並設されたランデル型のステータ１３とから複数段構成のマルチランデル型モータが構成される。そして、部品点数が多くなりがちな複数段構成のマルチランデル型モータにおいて、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの補助磁石４０の背面磁石部４１，４２と極間磁石部４３とを一体化する構成を適用することは、部品点数の増加を抑える点でより効果的である。

（４）各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗにおいて、極間磁石部４３は、周方向の一方に磁化された第１極間磁石部４３ａと、周方向の他方に磁化された第２極間磁石部４３ｂとからなる。そして、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの第１極間磁石部４３ａは、軸方向に隣り合うロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの第２極間磁石部４３ｂと軸方向に隣り合わないように構成される。各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ間において、磁化方向が互いに反対である第１極間磁石部４３ａと第２極間磁石部４３ｂとが軸方向に隣り合ってしまうと、互いの磁気が影響し合って第１及び第２極間磁石部４３ａ，４３ｂによる漏れ磁束抑制効果が弱くなることが懸念されるが、本構成によればそれを抑制することができる。

（５）界磁磁石２３と補助磁石４０とが異なる材料で構成されることで、各磁石２３，４０の磁束の調整が容易となって出力調整が可能となる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

・図１１に示すように、軸方向に隣り合うロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの補助磁石４０同士を一体形成してもよい。なお、同図に示す例では、各ロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ間で軸方向に部分的に隣接する第１極間磁石部４３ａ同士、及び第２極間磁石部４３ｂ同士が一体に繋がっている。このように、軸方向に隣り合うロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの補助磁石４０同士が一体化されることで、部品点数の増加をより抑えることができる。

・図１２に示すように、補助磁石４０の着磁態様を極異方配向としてもよい。同図の例では、Ｓ極の第２背面磁石部４２の外側面から隣接の極間磁石部４３を経由してＮ極の第１背面磁石部４１の外側面に向けて磁束が径方向内側に凸状に湾曲して流れる、いわゆる極異方配向の着磁がなされている。これにより、第１及び第２背面磁石部４１，４２は径方向成分の磁束を有し、極間磁石部４３は周方向成分の磁束を有することとなり、上記実施形態の補助磁石４０と同様に機能する。そして、補助磁石４０の配向方向を極異方配向とすることで、第１及び第２背面磁石部４１，４２と極間磁石部４３のそれぞれにおいて最適な方向の成分を有するように磁化することが可能となる。

・上記実施形態では、界磁磁石２３をフェライト磁石としたが、これ以外に例えば、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石やネオジム磁石等としてもよい。また、上記実施形態では、補助磁石４０をネオジム磁石よりなるボンド磁石としたが、これ以外に例えば、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）系磁石、サマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）系磁石、又はフェライト磁石等としてもよい。

・上記実施形態では、界磁磁石２３と補助磁石４０とを接着にて固定したが、これ以外に例えば、界磁磁石２３を第１及び第２ロータコア２１，２２で挟んだ状態で、ボンド磁石よりなる補助磁石４０をインサート成形してもよい。

・上記実施形態では、界磁磁石２３と補助磁石４０とを互いに異なる材料で構成したが、同一材料で構成してもよい。
・上記実施形態では、界磁磁石２３と補助磁石４０とを別体で構成したが、それらを一体形成してもよい。なお、界磁磁石２３と補助磁石４０とを互いに異なる材料で構成する場合には、界磁磁石２３（焼結磁石）をインサート品として補助磁石４０（ボンド磁石）をインサート成形することで、界磁磁石２３と補助磁石４０とを一体形成してもよい。このように、界磁磁石２３と補助磁石４０とを一体化することで、部品点数の増加をより抑えることができる。

・各爪状磁極２５，２７，３５，３７の個数（磁極数）は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成に応じて適宜変更してもよい。
・ロータ１２を構成するロータユニットＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗの数と、ステータ１３を構成するステータユニットＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗの数は、上記実施形態に限定されるものではなく、構成に応じて適宜変更してもよい。

・上記実施形態では、ステータ１３の内側にロータ１２が配置されたインナーロータ型のモータに適用したが、アウターロータ型のモータに適用してもよい。

１１…モータ（マルチランデル型モータ）、１２…ロータ、１３…ステータ、Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ…ロータユニット、Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ…ステータユニット、２１…第１ロータコア、２２…第２ロータコア、２３…界磁磁石（永久磁石）、２４…第１ロータコアベース、２５…第１ロータ側爪状磁極、２５ａ…径方向延出部（基部）、２５ｂ…第１磁極部、２６…第２ロータコアベース、２７…第２ロータ側爪状磁極、２７ａ…径方向延出部（基部）、２７ｂ…第２磁極部、３１…第１ステータコア、３２…第２ステータコア、３３…巻線、３４…第１ステータコアベース、３５…第１ステータ側爪状磁極、３５ａ…径方向延出部（基部）、３５ｂ…第１磁極部、３６…第２ステータコアベース、３７…第２ステータ側爪状磁極、３７ａ…径方向延出部（基部）、３７ｂ…第２磁極部、４０…補助磁石、４１…第１背面磁石部、４２…第２背面磁石部、４３…極間磁石部、４３ａ…第１極間磁石部、４３ｂ…第２極間磁石部。

Claims (7)

1. コアベースから径方向へ延出した基部とその基部の先端から軸方向に延出した磁極部とを有した複数の爪状磁極をそれぞれ備えた第１及び第２ロータコアと、前記第１及び第２ロータコア間に配置され軸方向に磁化された永久磁石とを有するロータと、
   コアベースから径方向へ延出した基部とその基部の先端から軸方向に延出した磁極部を有した複数の爪状磁極をそれぞれ備えた第１及び第２ステータコアと、前記第１及び第２ステータコア間に周方向に配置された巻線とを有するステータと
   を備えたマルチランデル型モータであって、
   前記ロータは、前記ロータ側の磁極部の背面に配置され径方向に磁化された背面磁石部と、前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との周方向間に配置され周方向に磁化された極間磁石部とが一体形成されてなる補助磁石を備えており、
   前記ロータは、前記第１及び第２ロータコア、前記永久磁石及び前記補助磁石から構成されたロータユニットが軸方向に複数並設されているとともに、前記各ロータユニットが軸方向一端側から軸方向他端側にかけて周方向一方に順にずらして構成されており、
   軸方向に隣り合う前記ロータユニット間において、各ロータユニットの前記補助磁石の前記極間磁石部同士は、軸方向に隣り合う該極間磁石部同士の径方向における前記ステータ側の部分が一体形成されているとともに、軸方向に隣り合う該極間磁石部同士の径方向における反ステータ側の部分は一体形成されることなく分離されていることを特徴とするマルチランデル型モータ。
2. 請求項１に記載のマルチランデル型モータにおいて、
   前記背面磁石部は、前記ロータ側の各磁極部の背面に配置され、
   前記極間磁石部は、前記第１ロータコアの爪状磁極と前記第２ロータコアの爪状磁極との周方向の各間に配置され、
   前記各背面磁石部と前記各極間磁石部とが一体形成されて前記補助磁石が環状をなすことを特徴とするマルチランデル型モータ。
3. 請求項１又は２に記載のマルチランデル型モータにおいて、
   軸方向に隣り合う前記ロータユニットの永久磁石の磁化方向は互いに反対であり、
   前記ステータは、前記第１及び第２ステータコア及び前記巻線から構成されたステータユニットが軸方向に複数並設され、前記各ステータユニットは軸方向一端側から軸方向他端側にかけて前記各ロータユニットのずらし方向とは反対方向に順にずらして構成されていることを特徴とするマルチランデル型モータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチランデル型モータにおいて、
   前記各ロータユニットにおいて、前記極間磁石部は、周方向の一方に磁化された第１極間磁石部と、周方向の他方に磁化された第２極間磁石部とからなり、
   前記各ロータユニットの前記第１極間磁石部は、軸方向に隣り合うロータユニットの前記第２極間磁石部と軸方向に隣り合わないように構成されていることを特徴とするマルチランデル型モータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチランデル型モータにおいて、
   前記永久磁石と前記補助磁石とが異なる材料で構成されていることを特徴とするマルチランデル型モータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチランデル型モータにおいて、
   前記補助磁石の配向方向が極異方配向であることを特徴とするマルチランデル型モータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチランデル型モータにおいて、
   前記永久磁石と前記補助磁石とが一体形成されていることを特徴とするマルチランデル型モータ。