JP2004304928A - ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ブラシレスモータの効率を向上させることと製造コストを低減することである。
【解決手段】モータハウジング１２の内部には、永久磁石１６を備えた極数が８のロータ１３と、互いに周方向に１２０°ずれて配置された３つのティース対２１，２２，２３を備えたステータコア１４とが収容されている。ティース対２１，２２，２３は、それぞれ２つの巻線ティース２４〜２９により構成されており、同相の巻線ティースは互いに周方向に４５°ずれて配置されている。そして、それぞれの巻線ティース２４〜２９には対応する相のコイルが３１、３２、３３が巻装されている。また、隣り合うティース対２１，２２，２３の間には補助ティース３４，３５，３６が設けられており、これらの補助ティース３４，３５，３６は巻線ティース２４〜２９より軸方向に長く形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】モータハウジング１２の内部には、永久磁石１６を備えた極数が８のロータ１３と、互いに周方向に１２０°ずれて配置された３つのティース対２１，２２，２３を備えたステータコア１４とが収容されている。ティース対２１，２２，２３は、それぞれ２つの巻線ティース２４〜２９により構成されており、同相の巻線ティースは互いに周方向に４５°ずれて配置されている。そして、それぞれの巻線ティース２４〜２９には対応する相のコイルが３１、３２、３３が巻装されている。また、隣り合うティース対２１，２２，２３の間には補助ティース３４，３５，３６が設けられており、これらの補助ティース３４，３５，３６は巻線ティース２４〜２９より軸方向に長く形成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステータコアとステータコアに対して回転自在のロータとを有するブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータは、その信頼性の高さや長寿命などの理由により、自動車部品やオーディオ機器、ＯＡ機器などの民生用機器からロボットや工作機などの産業用機器に至るまで幅広く用いられており、今後も多方面に用いられていくものと考えられる。
【０００３】
このようなブラシレスモータは、モータハウジングに固定されるステータコアとステータコアの内側に回転自在に収容されるロータとを有している。
【０００４】
ステータコアには、それぞれロータに向けて突出する複数のティースが周方向に等間隔に並んで配置されており、これらのティースにはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相に分けてコイルが装着されている。一方、ロータには周方向に並んで多数の磁極が形成された永久磁石が設けられており、ロータが回転すると各ティースに対向する磁極の位置が変化するようになっている。そして、ロータの回転位置に応じて各相のコイルに対する通電状態を順次切り換えることにより、各相のコイルに電磁力が生じてロータに回転力が発生するようになっている。
【０００５】
ステータコアに形成されるティース数とロータに設けられる永久磁石の極数はブラシレスモータの仕様に応じて様々な組み合わせが設定されることになる。例えば、ロータが８極もしくは１０極に設定された場合には、ティース数は９個あるいは１２個設けられる場合が多く、これらの場合、各相のコイルは３つあるいは４つ設けられることになる。
【０００６】
このようなブラシレスモータの効率の良否を示す指標としては短節係数と分布係数との積で求められる巻線係数が知られている。短節係数はティースに巻装されるコイルの幅がロータの磁極角度より小さくなったときの全節巻きに対する鎖交磁束の減少割合を示す係数であり、分布係数は同相のコイルの電気角がずれることにより生じる集中巻きに対する鎖交磁束の減少割合を示す係数である。そして、巻線係数が１に近づく程、コイルに供給された電流が効率よくロータの磁極に作用して、このブラシレスモータの効率が高くなる。
【０００７】
しかし、このようなブラシレスモータでは、ステータコアに設けられるティース数とロータの極数とが異なってしているので、各ティースの中心間角度とロータの磁極の角度とは相違している。そのため、複数ある同相のコイルが巻装されたティースのうちいずれか１つが対応する磁極の周方向中心に位置したときには、同相の他のティースは対応する磁極の中心からずれることになり、このブラシレスモータの分布係数は低下することになる。また、ロータの極数よりティース数が多い場合には、ティースの幅が磁極の幅より狭くなるので、コイルの幅寸法は磁極の幅より狭くなって短節係数が低下することになる。このように、分布係数や短節係数が低下することにより巻線係数が低下して、このブラシレスモータの効率を十分に高めることができなかった。
【０００８】
そこで、従来のブラシレスモータでは、ロータの極数を１０極に設定するとともにステータコアに１２個のティースを設け、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する４つのティースのうちコイルが巻装される３つのティースを磁極ピッチと同一のピッチで周方向に並んで配置し、残りのティースをコイルが巻装されない幅の狭いティースとすることにより、各コイルと対応する磁極との位置関係を一致させて短節係数と分布係数を高めるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２４５４６０号公報（第３頁、第１−２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このようなブラシレスモータでは、本来、４つのティースに巻装されるコイルを３つのティースにのみ巻装し、残りの１つのティースにはコイルを設けない構造となっているので、コイルが巻装される３つのティースにおけるコイルの巻数を増加させてトルクの低下を防止する必要がある。
【００１１】
しかし、このようなブラシレスモータではコイルが巻装されるティースは周方向に３つ並んで配置されているので、特に中央のティースの両側におけるスロットの容積を増加させるのが困難であり、各相のコイルによる電磁力は相対的に低下して、このブラシレスモータの効率を低下させることになっていた。
【００１２】
また、それぞれの相に対応する３つのティースは互いに近接することになるので、各スロットの開口部は狭くなる。そのため、これらのスロットにコイルを巻装するのは困難であり、コイルを巻装する工数が増加して、このブラシレスモータの製造コストを高くしていた。
【００１３】
本発明の目的は、ブラシレスモータの効率を向上させることにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、ブラシレスモータの製造コストを低減することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のブラシレスモータは、ステータコアと前記ステータコアに対して回転自在のロータとを有するブラシレスモータであって、前記ロータに設けられ、周方向に極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）の磁極が設けられた永久磁石と、それぞれ互いに周方向に３６０°／Ｐずれて並ぶ２つの巻線ティースからなり、互いに周方向に１２０°／ｎずれて前記ステータコアに設けられた３ｎ個のティース対と、それぞれ対応する前記ティース対における前記巻線ティースに互いに逆向きに巻装されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のブラシレスモータは、前記巻線ティースの先端角度を３６０°／Ｐに設定したことを特徴とする。
【００１７】
本発明のブラシレスモータは、隣り合う前記ティース対の中間に、それぞれ補助ティースを設けたことを特徴とする。
【００１８】
本発明のブラシレスモータは、前記補助ティースを前記巻線ティースより軸方向に長く形成したことを特徴とする。
【００１９】
本発明のブラシレスモータは、ステータコアと前記ステータコアに対して回転自在のロータとを有するブラシレスモータであって、前記ロータに設けられ、周方向に極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）の磁極が設けられた永久磁石と、互いに周方向に１２０°／ｎずれて前記ステータコアに設けられ、先端角度が３６０°／Ｐに設定された３ｎ個の巻線ティースと、それぞれ対応する前記巻線ティースに巻装されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルと、それぞれ前記巻線ティースの両側に位置して前記ステータコアに設けられる６ｎ個の補助ティースとを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明のブラシレスモータは、前記巻線ティースと一対の前記補助ティースとが一体に形成されたティースブロックを前記ステータコアに着脱自在に設けたことを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、同相のコイルには電気角のずれが生じないので、分布係数を高めて、このブラシレスモータの効率を高めることができる。
【００２２】
また、本発明にあっては、各相のコイルは等価的に全節巻きとなるので、短節係数を高めて、このブラシレスモータの効率を高めることができる。
【００２３】
さらに、本発明にあっては、各相のコイルが巻装されるスロットの容積を大きくすることができるので、各相のコイルの巻数を増加させてこのブラシレスモータの効率を向上させることができる。
【００２４】
さらに、本発明にあっては、ロータを通過する磁束密度を高くすることができるので、このブラシレスモータの効率を向上させることができる。
【００２５】
さらに、本発明にあっては、各巻線ティースに容易にコイルを巻装することができるので、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態であるブラシレスモータの概略を示す説明図であり、図２は図１に示す補助ティースの詳細を示す斜視図である。
【００２８】
図１に示すように、ブラシレスモータ１１はモータハウジング１２を有しており、このモータハウジング１２の内部にはロータ１３とステータコア１４が収容されている。
【００２９】
ロータ１３はシャフト１５を介してモータハウジング１２に回転自在に支持されており、その外周面には永久磁石１６が固定されている。永久磁石１６は円筒形状に形成されており、その外周面には８つの磁極が異なる極性を隣り合わせて周方向に並んで形成されている。つまり、この永久磁石１６は極数Ｐ＝８となっており、これらの磁極の磁極角度θｐはそれぞれ４５°となっている。そして、ロータ１３が回転すると、それに伴い各磁極が周方向に移動するようになっている。
【００３０】
一方、ステータコア１４は所謂焼結コアとなっており、ヨーク部１７と３つのティース対２１，２２，２３とを有している。
【００３１】
ヨーク部１７は円筒形状に形成されており、その外周面をモータハウジング１２の内周面に接した状態でモータハウジング１２に嵌合固定されている。これにより、ロータ１３はステータコア１４に対して回転自在となっている。
【００３２】
ティース対２１，２２，２３は３つの相に分けられており、これらのティース対２１，２２，２３は周方向に等間隔つまり互いに周方向に１２０°ずれて配置されている。そして、ティース対２１はＵ相に対応し、ティース対２２はＶ相に対応し、ティース対２３はＷ相に対応している。
【００３３】
Ｕ相に対応するティース対２１は２つの巻線ティース２４，２５からなっており、これらの巻線ティース２４，２５はそれぞれロータ１３に対向するとともに周方向に延びる先端部２４ａ，２５ａを有する断面略Ｔ字形状に形成されている。これらの巻線ティース２４，２５は互いに周方向に４５°ずれて並ぶとともにその先端部２４ａ，２５ａの周方向の角度つまり先端角度θｔ１が永久磁石１６の磁極角度θｐと同一の４５°に設定されている。また、巻線ティース２４と巻線ティース２５は先端部２４ａ，２５ａにおいて互いに連結されて一体に形成されている。そして、このティース対２１はヨーク部１７に形成された溝部に各巻線ティース２４，２５の根本部２４ｂ，２５ｂが係合されることにより、ヨーク部１７に嵌合固定されている。
【００３４】
同様に、Ｖ相に対応するティース対２２は、それぞれロータ１３に対向するとともに周方向に延びる先端部２６ａ，２７ａを有する断面略Ｔ字形状に形成された２つの巻線ティース２６，２７からなっている。これらの巻線ティース２６，２７は互いに周方向に４５°ずれて並ぶとともにその先端部２６ａ，２７ａの周方向の角度つまり先端角度θｔ１が磁極角度θｐと同一の４５°とされており、また、これらの巻線ティース２６，２７は先端部２６ａ，２７ａにおいて互いに連結されて一体となっている。そして、ティース対２２はヨーク部１７に形成された溝部に各巻線ティース２６，２７の根本部２６ｂ，２７ｂが係合されることにより、ヨーク部１７に嵌合固定されている。
【００３５】
同様に、Ｗ相に対応するティース対２３は、それぞれロータ１３に対向するとともに周方向に延びる先端部２８ａ，２９ａを有する断面略Ｔ字形状に形成された２つの巻線ティース２８，２９からなっている。これらの巻線ティース２８，２９は互いに周方向に４５°ずれて並ぶとともにその先端部２８ａ，２９ａの周方向の角度つまり先端角度θｔ１が磁極角度θｐと同一の４５°とされており、また、これらの巻線ティース２８，２９は先端部２８ａ，２９ａにおいて互いに連結されて一体となっている。そして、ティース対２３はヨーク部１７に形成された溝部に各巻線ティース２８，２９の根本部２８ｂ，２９ｂが係合されることにより、ヨーク部１７に嵌合固定されている。
【００３６】
Ｕ相のティース対２１における巻線ティース２４，２５には、それぞれＵ相のコイル３１が互いに直列且つ逆向きに巻装されている。同様に、Ｖ相のティース対２２における巻線ティース２６，２７には、それぞれＶ相のコイル３２が互いに直列且つ逆向きに巻装されており、Ｗ相のティース対２３における巻線ティース２８，２９には、それぞれＷ相のコイル３３が互いに直列且つ逆向きに巻装されている。このとき、各相の周方向一方側の巻線ティース２４，２６，２８に巻装されるコイル３１，３２，３３はそれぞれ同一方向に巻装され、他方側の巻線ティース２５，２７，２９に巻装されるコイル３１，３２，３３はそれぞれ同一方向に巻装されている。つまり、各相のティース対２１，２２，２３にはそれぞれ２つのコイルが巻装されている。
【００３７】
このように、このブラシレスモータ１１では、極数Ｐ＝８のロータ１３に対して、同相のコイルが巻装される巻線ティースは２つとなっているので、コイルを巻装する工数を低減して、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。また、同相のコイルは互いに直列とされているので、同相の２つのコイルを連続して巻装することにより、コイルを巻装する工数を低減して、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。さらに、コイル数が低減されることにより、巻線ティース２４〜２９とコイル３１〜３３との間に挿入される図示しないインシュレータや接続ピンなどの結線関連部品の数が低減して、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、ステータコア１４は各ティース対２１，２２，２３とヨーク部１７とが別体に形成された分割構造となっているので、巻線ティース２４〜２９にコイル３１〜３３を巻装する際には、ティース対２１，２２，２３をヨーク部１７から取り外した状態として巻線ティース２４〜２９の根本部２４ｂ〜２９ｂ側からコイル３１〜３３を容易に巻装することができる。したがって、コイル３１〜３３を巻装する工数は低減されることになり、このブラシレスモータ１１の製造コストをさらに低減することができる。
【００３９】
各相のコイル３１〜３３は、互いに星形結線されるとともにロータ１３の回転位置を検出する図示しないホールＩＣやスイッチング素子等からなる図示しない駆動回路を介して図示しない電源に接続されている。そして、それぞれの相のコイル３１〜３３に供給される電流は、駆動回路によりロータ１３の回転位置に応じて制御されるようになっている。
【００４０】
そして、Ｕ相のコイル３１に電流が供給されると、２つの巻線ティース２４，２５の先端部２４ａ，２５ａには互いに異なる極性の磁極が生じるようになっている。同様に、Ｖ相のコイル３２に電流が供給されると、２つの巻線ティース２６，２７の先端部２６ａ，２７ａには互いに異なる極性の磁極が生じ、Ｗ相のコイル３３に電流が供給されると、２つの巻線ティース２８，２９の先端部２８ａ，２９ａには互いに異なる極性の磁極が生じるようになっている。
【００４１】
また、ステータコア１４には、隣り合うティース対２１，２２，２３の中間に位置して、それぞれコイルが巻装されない補助ティース３４，３５，３６がヨーク部１７と一体に設けられている。これらの補助ティース３４，３５，３６は、その先端部３４ａ，３５ａ，３６ａの先端角度が巻線ティースの先端角度θｔ１より狭く形成されるとともに、図２に示すように、各巻線ティース２４〜２９に巻装されたコイル３１〜３３の巻太り範囲以内の長さｔだけ巻線ティース２４〜２９より軸方向に長く形成されている。
【００４２】
次に、このブラシレスモータ１１の作動について説明する。
【００４３】
駆動回路を介して各相のコイル３１〜３３に順次電流が供給されると、各相のコイル３１〜３３は順次励磁されて、各巻線ティース２４〜２９の先端部２４ａ〜２９ａに磁極が発生する。そして、巻線ティース２４〜２９の磁極とロータ１３の磁極とによる電磁力によりロータ１３は回転する。
【００４４】
このとき、Ｕ相のティース対２１における２つの巻線ティース２４，２５は周方向に４５°ずれて並んでいるので、例えば、巻線ティース２４の周方向中心位置とロータ１３のＮ極の磁極の周方向中心位置とが一致したときには、巻線ティース２５の周方向中心位置とロータ１３のＳ極の磁極の周方向中心位置とが一致することになる。つまり、Ｕ相の巻線ティース２４，２５は対応するロータ１３の磁極に対して同一のタイミングで対向することになる。同様に、Ｖ相のティース対２２における巻線ティース２６，２７は対応するロータ１３の磁極に対して同一のタイミングで対向することになり、Ｗ相のティース対２３における巻線ティース２８，２９は対応するロータ１３の磁極に対して同一のタイミングで対向することになる。したがって、各相のコイル３１〜３３は分布巻線効果を生じることがなく、このブラシレスモータ１１の分布係数は１となる。
【００４５】
このように、このブラシレスモータ１１では、同相のコイルが巻装された巻線ティースは互いに対応する磁極に対する電気角のずれを生じないので、分布係数を高めて、このブラシレスモータ１１の効率を向上させることができる。
【００４６】
また、各巻線ティース２４〜２９の先端部２４ａ〜２９ａの先端角度θｔ１はロータ１３に設けられた磁極の磁極角度θｐと同一に設定されているので、各相のコイル３１〜３３の周方向の幅寸法は、等価的にロータ１３の磁極の磁極角度θｐと一致することになる。したがって、各巻線ティース２４〜２９に巻装されたコイル３１〜３３は、等価的に全節巻きとなり、このブラシレスモータ１１の短節係数は全節巻きと同様に１となる。
【００４７】
このように、このブラシレスモータ１１では、各巻線ティース２４〜２９の先端角度θｔ１は磁極角度θｐと一致しているので、短節係数を高めて、このブラシレスモータ１１の効率を向上させることができる。
【００４８】
これにより、このブラシレスモータ１１における巻線係数は分布巻係数と短節係数との積から１となるので、各相のコイル３１〜３３に供給された電流は効率よくロータ１３の回転力に変換されることになり、このブラシレスモータ１１の効率は向上する。
【００４９】
一方、各ティース対２１，２２，２３の中間にはそれぞれ補助ティース３４，３５，３６が設けられているので、これらの補助ティース３４，３５，３６を永久磁石１６やコイル３１〜３３が生じる磁束が通過することにより、ロータ１３を通過する磁束密度は増加することになる。したがって、ロータ１３を通過する磁束密度の増加により、このブラシレスモータ１１のトルク定数、つまりは、このブラシレスモータ１１の効率は向上することになる。また、補助ティース３４，３５，３６を巻線ティース２４〜２９より軸方向に長く形成することにより、この補助ティース３４，３５，３６を通過する磁束を増加させて、このブラシレスモータ１１の効率を更に向上することができる。さらに、これらの補助ティース３４，３５，３６に磁束が通過することにより、ロータ１３に生じるコギングトルクを低減させることができる。
【００５０】
このように、このブラシレスモータ１１では、隣り合うティース対２１，２２，２３の中間に補助ティース３４，３５，３６を設けたので、ロータ１３を通過する磁束密度を増加させて、このブラシレスモータ１１の効率を向上させることができる。
【００５１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、ステータコア１４に設けられるティース対２１，２２，２３は３つであり、ロータ１３の極数Ｐ＝８とされているが、これに限らず、ティース対が３ｎ、ロータ１３の極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）であればよい。例えば、図３に示すブラシレスモータ４１のように、各相が互いに周方向に１８０°ずれる２つを備えた合計６つのティース対４２〜４７を備えたステータコア４８と極数１６のロータ４９とを組み合わせとした場合には、ロータ４９に形成される磁極の磁極角度θｐは２２．５°となり、各ティース対４２〜４７は互いに周方向に６０°ずれるとともに各ティース対４２〜４７における巻線ティース５１，５２は互いに周方向に２２．５°ずれて並ぶことになる。また、例えば、ティース対２１，２２，２３を図１に示すのと同様に３つとしたまま、ロータ１３の極数Ｐ＝１０とした場合には、各ティース対２１，２２，２３における巻線ティースは互いに周方向に３６°ずれることになる。
【００５２】
また、前記実施の形態においては、ステータコア１４は焼結コアとされているが、これに限らず、図３に示すステータコア４８のように、珪素鋼板等により形成された多数のステータ抜板を軸方向に重ねて形成した積層コアとしてもよい。この場合、隣り合う各ティース対４２〜４７の中間に配置された補助ティース５４〜５８の根本部に、積層されたステータ抜板を固定する図示しないリベットが挿通される貫通孔６１や、このステータコア１４をモータハウジング１２に固定する固定用孔６２を形成するようにしてもよい。
【００５３】
さらに、前記実施の形態においては、各ティース対２１，２２，２３を構成する巻線ティース２４〜２９はヨーク部１７から径方向に沿って突出しているが、これに限らず、例えば、図４に示すブラシレスモータ６３ように、各巻線ティース６４〜６９の軸心を径方向に対して傾斜させて、各巻線ティース６４〜６９の間におけるコイル３１〜３３の収容スペースを拡大するようにしてもよい。これにより、各巻線ティース６４〜６９に巻装されるコイル３１〜３３の巻数を増加させて銅損を低下させ、このブラシレスモータ１１の効率を向上させることができる。
【００５４】
なお、図３、図４においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。
【００５５】
（実施の形態２）
図５は本発明の他の実施の形態であるブラシレスモータの概略を示す説明図である。なお、図５においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。
【００５６】
図５に示すように、このブラシレスモータ７１はモータハウジング７２を有しており、このモータハウジング７２の内部にはロータ７３とステータコア７４とが設けられている。
【００５７】
このブラシレスモータ７１に用いられるロータ７３はステータコア７４に対して回転自在となっており、図１に示す場合と同様に、８つの磁極が異なる極性を隣り合わせて周方向に並んで形成された永久磁石７６を有しており、その極数Ｐ＝８とされている。
【００５８】
これに対してステータコア７４は、円筒形状に形成されたヨーク部７７と、このヨーク部７７に互いに周方向に１２０°ずれて配置された３つのティースブロック８１，８２，８３とを有しており、隣り合うティースブロック８１，８２，８３の中間に位置してヨーク部７７に設けられた固定用孔７７ａにおいて、図示しないボルトにより、モータハウジング７２に固定されている。
【００５９】
３つのティースブロック８１，８２，８３は、それぞれ巻線ティース８４〜８６と巻線ティース８４〜８６の両側に位置する一対の補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂとが、先端部において連結されることにより一体に形成された構造となっている。つまり、このステータコア７４は３つの巻線ティース８４〜８６と６つの補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂとを有している。このステータコア７４はヨーク部７７とティースブロック８１，８２，８３とが別体に形成された分割構造となっており、つまり、これらのティースブロック８１，８２，８３は、巻線ティース８４〜８６と補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂの根本部がそれぞれヨーク部７７に形成された溝部に係合することにより、ヨーク部７７に対して着脱自在となっている。そして、ティースブロック８１はＵ相に対応し、ティースブロック８２はＶ相に対応し、ティースブロック８３はＷ相に対応している。
【００６０】
各ティースブロック８１，８２，８３における巻線ティース８４〜８６は、それぞれロータ７３に対向するとともに周方向に延びる先端部８４ａ，８５ａ，８６ａを有する断面略Ｔ字形状に形成されており、互いに周方向に１２０°ずれて配置されるとともに、その先端部８４ａ，８５ａ，８６ａの周方向の角度つまり先端角度θｔ２は磁極角度θｐと同一の４５°とされている。
【００６１】
そして、各相のティースブロック８１，８２，８３における補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂにはコイルは巻装されておらず、Ｕ相のコイル９１はこれに対応するティースブロック８１の巻線ティース８４にのみ巻装され、Ｖ相のコイル９２はこれに対応するティースブロック８２の巻線ティース８５にのみ巻装され、Ｗ相のコイル９３はこれに対応するティースブロック８３の巻線ティース８６にのみ巻装されている。
【００６２】
このように、このブラシレスモータ７１では、極数Ｐ＝８のロータ７３に対して、各相のコイル９１〜９３が巻装される巻線ティース８４〜８６は各々１つとなっているので、コイル９１〜９３を巻装する工数を低減して、このブラシレスモータ７１の製造コストを低減することができる。また、コイル数が低減されることにより、巻線ティース８４〜８６とコイル９１〜９３との間に挿入される図示しないインシュレータや接続ピンなどの結線関連部品の数が低減して、このブラシレスモータ７１の製造コストを低減することができる。
【００６３】
また、ステータコア７４は各ティースブロック８１〜８３がヨーク部７７と別体に形成された分割構造となっているので、巻線ティース８４〜８６にコイル９１〜９３を巻装する際には、ティースブロック８１〜８３をヨーク部７７から取り外した状態として巻線ティース８４〜８６の根本部側からコイル９１〜９３を容易に巻装することができる。したがって、コイル９１〜９３を巻装する工数は低減されることになり、このブラシレスモータ７１の製造コストをさらに低減することができる。
【００６４】
このブラシレスモータ７１では、各巻線ティース８４〜８６の先端部８４ａ，８５ａ，８６ａの先端角度θｔ２はロータ７３に設けられた磁極の磁極角度θｐと同一にされているので、各相のコイルの９１〜９３の周方向の幅寸法は、等価的にロータ７３の磁極の磁極角度θｐと一致することになる。したがって、各巻線ティース８４〜８６に巻装されたコイル９１〜９３は、等価的に全節巻きとなり、このブラシレスモータ７１の短節係数は全節巻きと同様に１となる。
【００６５】
このように、このブラシレスモータ７１では、各巻線ティース８４〜８６の先端角度θｔ２は磁極角度θｐと一致するので、短節係数を高めて、このブラシレスモータ７１の効率を向上させることができる。
【００６６】
また、このブラシレスモータ７１では、各相のコイル９１〜９３がそれぞれ１つしか設けられていない、つまり集中巻きされているので、各相のコイル９１〜９３は分布巻線効果を生じることがなく、その分布係数は１となる。また、巻線ティースを３ｎ（ｎは自然数）設けた場合では、同相の巻線ティースの中心間角度は３６０°／ｎとなるので、この中心間角度は磁極角度３６０°／Ｐ（Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ）に対して整数倍となって同相のコイルに電気角のずれは生じない。
【００６７】
このように、このブラシレスモータ７１では、分布係数を高めて、このブラシレスモータ７１の効率を向上させることができる。
【００６８】
これにより、このブラシレスモータ７１における巻線係数は分布巻係数と短節係数との積から１となるので、各相のコイル９１〜９３に供給された電流は効率よくロータ７３の回転力に変換されることになり、このブラシレスモータ７１の効率は向上する。
【００６９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、巻線ティース８４〜８６は補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂと一体となってティースブロック８１，８２，８３を形成しているが、これに限らず、例えば、図６に示すブラシレスモータ９４のステータコア９５のように、各巻線ティース８４〜８６や補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂをヨーク部７７と一体に形成するようにしてもよい。
【００７０】
また、前記実施の形態においては、ステータコア７４に設けられる巻線ティース８４〜８６は３つであり、ロータ７３の極数Ｐ＝８とされているが、これに限らず、巻線ティースが３ｎ、ロータの極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）であればよい。例えば、図７に示すブラシレスモータ９６のように、巻線ティース８４〜８６は３つのまま、ロータ７３の極数Ｐ＝１０とした場合には、各巻線ティース８４〜８６における先端角度θｔ３は３６°に設定されることになる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、同相のコイルの電気角のずれを無くすことにより分布係数を高めて、このブラシレスモータの効率を高めることができる。
【００７２】
また、本発明によれば、各相のコイルを等価的に全節巻きとして短節係数を高めて、このブラシレスモータの効率を高めることができる。
【００７３】
さらに、本発明によれば、各相のコイルが巻装されるスロットの容積を大きくすることができるので、各相のコイルの巻数を増加させてこのブラシレスモータの効率を向上させることができる。
【００７４】
さらに、本発明によれば、ロータを通過する磁束密度を高くすることができるので、このブラシレスモータの効率を向上させることができる。
【００７５】
さらに、本発明によれば、各巻線ティースに容易にコイルを巻装することができるので、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるブラシレスモータの概略を示す説明図である。
【図２】図１に示す補助ティースの詳細を示す斜視図である。
【図３】図１に示すブラシレスモータの変形例を示す説明図である。
【図４】図１に示すブラシレスモータの変形例を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるブラシレスモータの概略を示す説明図である。
【図６】図５に示すブラシレスモータの変形例を示す説明図である。
【図７】図５に示すブラシレスモータの変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ ブラシレスモータ
１２ モータハウジング
１３ ロータ
１４ ステータコア
１５ シャフト
１６ 永久磁石
１７ ヨーク部
２１，２２，２３ ティース対
２４〜２９ 巻線ティース
２４ａ〜２９ａ 先端部
２４ｂ〜２９ｂ 根本部
３１ Ｕ相のコイル
３２ Ｖ相のコイル
３３ Ｗ相のコイル
３４〜３６ 補助ティース
３４ａ〜３６ａ 先端部
４１ ブラシレスモータ
４２〜４７ ティース対
４８ ステータコア
４９ ロータ
５１，５２ 巻線ティース
５３〜５８ 補助ティース
６１ 貫通孔
６２ 固定用孔
６３ ブラシレスモータ
６４〜６９ 巻線ティース
６４ａ〜６９ａ 先端部
６４ｂ〜６９ｂ 根本部
７１ ブラシレスモータ
７２ モータハウジング
７３ ロータ
７４ ステータコア
７６ 永久磁石
７７ ヨーク部
７７ａ 固定用孔
８１〜８３ ティースブロック
８４〜８６ 巻線ティース
８４ａ〜８６ａ 先端部
８７ａ〜８９ａ，８７ｂ〜８９ｂ 補助ティース
９１ Ｕ相のコイル
９２ Ｖ相のコイル
９３ Ｗ相のコイル
９４ ブラシレスモータ
９５ ステータコア
９６ ブラシレスモータ
Ｐ 極数
θｐ 磁極角度
θｔ１〜θｔ３ 先端角度
ｔ 長さ
【発明の属する技術分野】
本発明はステータコアとステータコアに対して回転自在のロータとを有するブラシレスモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシレスモータは、その信頼性の高さや長寿命などの理由により、自動車部品やオーディオ機器、ＯＡ機器などの民生用機器からロボットや工作機などの産業用機器に至るまで幅広く用いられており、今後も多方面に用いられていくものと考えられる。
【０００３】
このようなブラシレスモータは、モータハウジングに固定されるステータコアとステータコアの内側に回転自在に収容されるロータとを有している。
【０００４】
ステータコアには、それぞれロータに向けて突出する複数のティースが周方向に等間隔に並んで配置されており、これらのティースにはＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相に分けてコイルが装着されている。一方、ロータには周方向に並んで多数の磁極が形成された永久磁石が設けられており、ロータが回転すると各ティースに対向する磁極の位置が変化するようになっている。そして、ロータの回転位置に応じて各相のコイルに対する通電状態を順次切り換えることにより、各相のコイルに電磁力が生じてロータに回転力が発生するようになっている。
【０００５】
ステータコアに形成されるティース数とロータに設けられる永久磁石の極数はブラシレスモータの仕様に応じて様々な組み合わせが設定されることになる。例えば、ロータが８極もしくは１０極に設定された場合には、ティース数は９個あるいは１２個設けられる場合が多く、これらの場合、各相のコイルは３つあるいは４つ設けられることになる。
【０００６】
このようなブラシレスモータの効率の良否を示す指標としては短節係数と分布係数との積で求められる巻線係数が知られている。短節係数はティースに巻装されるコイルの幅がロータの磁極角度より小さくなったときの全節巻きに対する鎖交磁束の減少割合を示す係数であり、分布係数は同相のコイルの電気角がずれることにより生じる集中巻きに対する鎖交磁束の減少割合を示す係数である。そして、巻線係数が１に近づく程、コイルに供給された電流が効率よくロータの磁極に作用して、このブラシレスモータの効率が高くなる。
【０００７】
しかし、このようなブラシレスモータでは、ステータコアに設けられるティース数とロータの極数とが異なってしているので、各ティースの中心間角度とロータの磁極の角度とは相違している。そのため、複数ある同相のコイルが巻装されたティースのうちいずれか１つが対応する磁極の周方向中心に位置したときには、同相の他のティースは対応する磁極の中心からずれることになり、このブラシレスモータの分布係数は低下することになる。また、ロータの極数よりティース数が多い場合には、ティースの幅が磁極の幅より狭くなるので、コイルの幅寸法は磁極の幅より狭くなって短節係数が低下することになる。このように、分布係数や短節係数が低下することにより巻線係数が低下して、このブラシレスモータの効率を十分に高めることができなかった。
【０００８】
そこで、従来のブラシレスモータでは、ロータの極数を１０極に設定するとともにステータコアに１２個のティースを設け、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する４つのティースのうちコイルが巻装される３つのティースを磁極ピッチと同一のピッチで周方向に並んで配置し、残りのティースをコイルが巻装されない幅の狭いティースとすることにより、各コイルと対応する磁極との位置関係を一致させて短節係数と分布係数を高めるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２４５４６０号公報（第３頁、第１−２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このようなブラシレスモータでは、本来、４つのティースに巻装されるコイルを３つのティースにのみ巻装し、残りの１つのティースにはコイルを設けない構造となっているので、コイルが巻装される３つのティースにおけるコイルの巻数を増加させてトルクの低下を防止する必要がある。
【００１１】
しかし、このようなブラシレスモータではコイルが巻装されるティースは周方向に３つ並んで配置されているので、特に中央のティースの両側におけるスロットの容積を増加させるのが困難であり、各相のコイルによる電磁力は相対的に低下して、このブラシレスモータの効率を低下させることになっていた。
【００１２】
また、それぞれの相に対応する３つのティースは互いに近接することになるので、各スロットの開口部は狭くなる。そのため、これらのスロットにコイルを巻装するのは困難であり、コイルを巻装する工数が増加して、このブラシレスモータの製造コストを高くしていた。
【００１３】
本発明の目的は、ブラシレスモータの効率を向上させることにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、ブラシレスモータの製造コストを低減することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のブラシレスモータは、ステータコアと前記ステータコアに対して回転自在のロータとを有するブラシレスモータであって、前記ロータに設けられ、周方向に極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）の磁極が設けられた永久磁石と、それぞれ互いに周方向に３６０°／Ｐずれて並ぶ２つの巻線ティースからなり、互いに周方向に１２０°／ｎずれて前記ステータコアに設けられた３ｎ個のティース対と、それぞれ対応する前記ティース対における前記巻線ティースに互いに逆向きに巻装されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のブラシレスモータは、前記巻線ティースの先端角度を３６０°／Ｐに設定したことを特徴とする。
【００１７】
本発明のブラシレスモータは、隣り合う前記ティース対の中間に、それぞれ補助ティースを設けたことを特徴とする。
【００１８】
本発明のブラシレスモータは、前記補助ティースを前記巻線ティースより軸方向に長く形成したことを特徴とする。
【００１９】
本発明のブラシレスモータは、ステータコアと前記ステータコアに対して回転自在のロータとを有するブラシレスモータであって、前記ロータに設けられ、周方向に極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）の磁極が設けられた永久磁石と、互いに周方向に１２０°／ｎずれて前記ステータコアに設けられ、先端角度が３６０°／Ｐに設定された３ｎ個の巻線ティースと、それぞれ対応する前記巻線ティースに巻装されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルと、それぞれ前記巻線ティースの両側に位置して前記ステータコアに設けられる６ｎ個の補助ティースとを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明のブラシレスモータは、前記巻線ティースと一対の前記補助ティースとが一体に形成されたティースブロックを前記ステータコアに着脱自在に設けたことを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、同相のコイルには電気角のずれが生じないので、分布係数を高めて、このブラシレスモータの効率を高めることができる。
【００２２】
また、本発明にあっては、各相のコイルは等価的に全節巻きとなるので、短節係数を高めて、このブラシレスモータの効率を高めることができる。
【００２３】
さらに、本発明にあっては、各相のコイルが巻装されるスロットの容積を大きくすることができるので、各相のコイルの巻数を増加させてこのブラシレスモータの効率を向上させることができる。
【００２４】
さらに、本発明にあっては、ロータを通過する磁束密度を高くすることができるので、このブラシレスモータの効率を向上させることができる。
【００２５】
さらに、本発明にあっては、各巻線ティースに容易にコイルを巻装することができるので、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態であるブラシレスモータの概略を示す説明図であり、図２は図１に示す補助ティースの詳細を示す斜視図である。
【００２８】
図１に示すように、ブラシレスモータ１１はモータハウジング１２を有しており、このモータハウジング１２の内部にはロータ１３とステータコア１４が収容されている。
【００２９】
ロータ１３はシャフト１５を介してモータハウジング１２に回転自在に支持されており、その外周面には永久磁石１６が固定されている。永久磁石１６は円筒形状に形成されており、その外周面には８つの磁極が異なる極性を隣り合わせて周方向に並んで形成されている。つまり、この永久磁石１６は極数Ｐ＝８となっており、これらの磁極の磁極角度θｐはそれぞれ４５°となっている。そして、ロータ１３が回転すると、それに伴い各磁極が周方向に移動するようになっている。
【００３０】
一方、ステータコア１４は所謂焼結コアとなっており、ヨーク部１７と３つのティース対２１，２２，２３とを有している。
【００３１】
ヨーク部１７は円筒形状に形成されており、その外周面をモータハウジング１２の内周面に接した状態でモータハウジング１２に嵌合固定されている。これにより、ロータ１３はステータコア１４に対して回転自在となっている。
【００３２】
ティース対２１，２２，２３は３つの相に分けられており、これらのティース対２１，２２，２３は周方向に等間隔つまり互いに周方向に１２０°ずれて配置されている。そして、ティース対２１はＵ相に対応し、ティース対２２はＶ相に対応し、ティース対２３はＷ相に対応している。
【００３３】
Ｕ相に対応するティース対２１は２つの巻線ティース２４，２５からなっており、これらの巻線ティース２４，２５はそれぞれロータ１３に対向するとともに周方向に延びる先端部２４ａ，２５ａを有する断面略Ｔ字形状に形成されている。これらの巻線ティース２４，２５は互いに周方向に４５°ずれて並ぶとともにその先端部２４ａ，２５ａの周方向の角度つまり先端角度θｔ１が永久磁石１６の磁極角度θｐと同一の４５°に設定されている。また、巻線ティース２４と巻線ティース２５は先端部２４ａ，２５ａにおいて互いに連結されて一体に形成されている。そして、このティース対２１はヨーク部１７に形成された溝部に各巻線ティース２４，２５の根本部２４ｂ，２５ｂが係合されることにより、ヨーク部１７に嵌合固定されている。
【００３４】
同様に、Ｖ相に対応するティース対２２は、それぞれロータ１３に対向するとともに周方向に延びる先端部２６ａ，２７ａを有する断面略Ｔ字形状に形成された２つの巻線ティース２６，２７からなっている。これらの巻線ティース２６，２７は互いに周方向に４５°ずれて並ぶとともにその先端部２６ａ，２７ａの周方向の角度つまり先端角度θｔ１が磁極角度θｐと同一の４５°とされており、また、これらの巻線ティース２６，２７は先端部２６ａ，２７ａにおいて互いに連結されて一体となっている。そして、ティース対２２はヨーク部１７に形成された溝部に各巻線ティース２６，２７の根本部２６ｂ，２７ｂが係合されることにより、ヨーク部１７に嵌合固定されている。
【００３５】
同様に、Ｗ相に対応するティース対２３は、それぞれロータ１３に対向するとともに周方向に延びる先端部２８ａ，２９ａを有する断面略Ｔ字形状に形成された２つの巻線ティース２８，２９からなっている。これらの巻線ティース２８，２９は互いに周方向に４５°ずれて並ぶとともにその先端部２８ａ，２９ａの周方向の角度つまり先端角度θｔ１が磁極角度θｐと同一の４５°とされており、また、これらの巻線ティース２８，２９は先端部２８ａ，２９ａにおいて互いに連結されて一体となっている。そして、ティース対２３はヨーク部１７に形成された溝部に各巻線ティース２８，２９の根本部２８ｂ，２９ｂが係合されることにより、ヨーク部１７に嵌合固定されている。
【００３６】
Ｕ相のティース対２１における巻線ティース２４，２５には、それぞれＵ相のコイル３１が互いに直列且つ逆向きに巻装されている。同様に、Ｖ相のティース対２２における巻線ティース２６，２７には、それぞれＶ相のコイル３２が互いに直列且つ逆向きに巻装されており、Ｗ相のティース対２３における巻線ティース２８，２９には、それぞれＷ相のコイル３３が互いに直列且つ逆向きに巻装されている。このとき、各相の周方向一方側の巻線ティース２４，２６，２８に巻装されるコイル３１，３２，３３はそれぞれ同一方向に巻装され、他方側の巻線ティース２５，２７，２９に巻装されるコイル３１，３２，３３はそれぞれ同一方向に巻装されている。つまり、各相のティース対２１，２２，２３にはそれぞれ２つのコイルが巻装されている。
【００３７】
このように、このブラシレスモータ１１では、極数Ｐ＝８のロータ１３に対して、同相のコイルが巻装される巻線ティースは２つとなっているので、コイルを巻装する工数を低減して、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。また、同相のコイルは互いに直列とされているので、同相の２つのコイルを連続して巻装することにより、コイルを巻装する工数を低減して、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。さらに、コイル数が低減されることにより、巻線ティース２４〜２９とコイル３１〜３３との間に挿入される図示しないインシュレータや接続ピンなどの結線関連部品の数が低減して、このブラシレスモータ１１の製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、ステータコア１４は各ティース対２１，２２，２３とヨーク部１７とが別体に形成された分割構造となっているので、巻線ティース２４〜２９にコイル３１〜３３を巻装する際には、ティース対２１，２２，２３をヨーク部１７から取り外した状態として巻線ティース２４〜２９の根本部２４ｂ〜２９ｂ側からコイル３１〜３３を容易に巻装することができる。したがって、コイル３１〜３３を巻装する工数は低減されることになり、このブラシレスモータ１１の製造コストをさらに低減することができる。
【００３９】
各相のコイル３１〜３３は、互いに星形結線されるとともにロータ１３の回転位置を検出する図示しないホールＩＣやスイッチング素子等からなる図示しない駆動回路を介して図示しない電源に接続されている。そして、それぞれの相のコイル３１〜３３に供給される電流は、駆動回路によりロータ１３の回転位置に応じて制御されるようになっている。
【００４０】
そして、Ｕ相のコイル３１に電流が供給されると、２つの巻線ティース２４，２５の先端部２４ａ，２５ａには互いに異なる極性の磁極が生じるようになっている。同様に、Ｖ相のコイル３２に電流が供給されると、２つの巻線ティース２６，２７の先端部２６ａ，２７ａには互いに異なる極性の磁極が生じ、Ｗ相のコイル３３に電流が供給されると、２つの巻線ティース２８，２９の先端部２８ａ，２９ａには互いに異なる極性の磁極が生じるようになっている。
【００４１】
また、ステータコア１４には、隣り合うティース対２１，２２，２３の中間に位置して、それぞれコイルが巻装されない補助ティース３４，３５，３６がヨーク部１７と一体に設けられている。これらの補助ティース３４，３５，３６は、その先端部３４ａ，３５ａ，３６ａの先端角度が巻線ティースの先端角度θｔ１より狭く形成されるとともに、図２に示すように、各巻線ティース２４〜２９に巻装されたコイル３１〜３３の巻太り範囲以内の長さｔだけ巻線ティース２４〜２９より軸方向に長く形成されている。
【００４２】
次に、このブラシレスモータ１１の作動について説明する。
【００４３】
駆動回路を介して各相のコイル３１〜３３に順次電流が供給されると、各相のコイル３１〜３３は順次励磁されて、各巻線ティース２４〜２９の先端部２４ａ〜２９ａに磁極が発生する。そして、巻線ティース２４〜２９の磁極とロータ１３の磁極とによる電磁力によりロータ１３は回転する。
【００４４】
このとき、Ｕ相のティース対２１における２つの巻線ティース２４，２５は周方向に４５°ずれて並んでいるので、例えば、巻線ティース２４の周方向中心位置とロータ１３のＮ極の磁極の周方向中心位置とが一致したときには、巻線ティース２５の周方向中心位置とロータ１３のＳ極の磁極の周方向中心位置とが一致することになる。つまり、Ｕ相の巻線ティース２４，２５は対応するロータ１３の磁極に対して同一のタイミングで対向することになる。同様に、Ｖ相のティース対２２における巻線ティース２６，２７は対応するロータ１３の磁極に対して同一のタイミングで対向することになり、Ｗ相のティース対２３における巻線ティース２８，２９は対応するロータ１３の磁極に対して同一のタイミングで対向することになる。したがって、各相のコイル３１〜３３は分布巻線効果を生じることがなく、このブラシレスモータ１１の分布係数は１となる。
【００４５】
このように、このブラシレスモータ１１では、同相のコイルが巻装された巻線ティースは互いに対応する磁極に対する電気角のずれを生じないので、分布係数を高めて、このブラシレスモータ１１の効率を向上させることができる。
【００４６】
また、各巻線ティース２４〜２９の先端部２４ａ〜２９ａの先端角度θｔ１はロータ１３に設けられた磁極の磁極角度θｐと同一に設定されているので、各相のコイル３１〜３３の周方向の幅寸法は、等価的にロータ１３の磁極の磁極角度θｐと一致することになる。したがって、各巻線ティース２４〜２９に巻装されたコイル３１〜３３は、等価的に全節巻きとなり、このブラシレスモータ１１の短節係数は全節巻きと同様に１となる。
【００４７】
このように、このブラシレスモータ１１では、各巻線ティース２４〜２９の先端角度θｔ１は磁極角度θｐと一致しているので、短節係数を高めて、このブラシレスモータ１１の効率を向上させることができる。
【００４８】
これにより、このブラシレスモータ１１における巻線係数は分布巻係数と短節係数との積から１となるので、各相のコイル３１〜３３に供給された電流は効率よくロータ１３の回転力に変換されることになり、このブラシレスモータ１１の効率は向上する。
【００４９】
一方、各ティース対２１，２２，２３の中間にはそれぞれ補助ティース３４，３５，３６が設けられているので、これらの補助ティース３４，３５，３６を永久磁石１６やコイル３１〜３３が生じる磁束が通過することにより、ロータ１３を通過する磁束密度は増加することになる。したがって、ロータ１３を通過する磁束密度の増加により、このブラシレスモータ１１のトルク定数、つまりは、このブラシレスモータ１１の効率は向上することになる。また、補助ティース３４，３５，３６を巻線ティース２４〜２９より軸方向に長く形成することにより、この補助ティース３４，３５，３６を通過する磁束を増加させて、このブラシレスモータ１１の効率を更に向上することができる。さらに、これらの補助ティース３４，３５，３６に磁束が通過することにより、ロータ１３に生じるコギングトルクを低減させることができる。
【００５０】
このように、このブラシレスモータ１１では、隣り合うティース対２１，２２，２３の中間に補助ティース３４，３５，３６を設けたので、ロータ１３を通過する磁束密度を増加させて、このブラシレスモータ１１の効率を向上させることができる。
【００５１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、ステータコア１４に設けられるティース対２１，２２，２３は３つであり、ロータ１３の極数Ｐ＝８とされているが、これに限らず、ティース対が３ｎ、ロータ１３の極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）であればよい。例えば、図３に示すブラシレスモータ４１のように、各相が互いに周方向に１８０°ずれる２つを備えた合計６つのティース対４２〜４７を備えたステータコア４８と極数１６のロータ４９とを組み合わせとした場合には、ロータ４９に形成される磁極の磁極角度θｐは２２．５°となり、各ティース対４２〜４７は互いに周方向に６０°ずれるとともに各ティース対４２〜４７における巻線ティース５１，５２は互いに周方向に２２．５°ずれて並ぶことになる。また、例えば、ティース対２１，２２，２３を図１に示すのと同様に３つとしたまま、ロータ１３の極数Ｐ＝１０とした場合には、各ティース対２１，２２，２３における巻線ティースは互いに周方向に３６°ずれることになる。
【００５２】
また、前記実施の形態においては、ステータコア１４は焼結コアとされているが、これに限らず、図３に示すステータコア４８のように、珪素鋼板等により形成された多数のステータ抜板を軸方向に重ねて形成した積層コアとしてもよい。この場合、隣り合う各ティース対４２〜４７の中間に配置された補助ティース５４〜５８の根本部に、積層されたステータ抜板を固定する図示しないリベットが挿通される貫通孔６１や、このステータコア１４をモータハウジング１２に固定する固定用孔６２を形成するようにしてもよい。
【００５３】
さらに、前記実施の形態においては、各ティース対２１，２２，２３を構成する巻線ティース２４〜２９はヨーク部１７から径方向に沿って突出しているが、これに限らず、例えば、図４に示すブラシレスモータ６３ように、各巻線ティース６４〜６９の軸心を径方向に対して傾斜させて、各巻線ティース６４〜６９の間におけるコイル３１〜３３の収容スペースを拡大するようにしてもよい。これにより、各巻線ティース６４〜６９に巻装されるコイル３１〜３３の巻数を増加させて銅損を低下させ、このブラシレスモータ１１の効率を向上させることができる。
【００５４】
なお、図３、図４においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。
【００５５】
（実施の形態２）
図５は本発明の他の実施の形態であるブラシレスモータの概略を示す説明図である。なお、図５においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。
【００５６】
図５に示すように、このブラシレスモータ７１はモータハウジング７２を有しており、このモータハウジング７２の内部にはロータ７３とステータコア７４とが設けられている。
【００５７】
このブラシレスモータ７１に用いられるロータ７３はステータコア７４に対して回転自在となっており、図１に示す場合と同様に、８つの磁極が異なる極性を隣り合わせて周方向に並んで形成された永久磁石７６を有しており、その極数Ｐ＝８とされている。
【００５８】
これに対してステータコア７４は、円筒形状に形成されたヨーク部７７と、このヨーク部７７に互いに周方向に１２０°ずれて配置された３つのティースブロック８１，８２，８３とを有しており、隣り合うティースブロック８１，８２，８３の中間に位置してヨーク部７７に設けられた固定用孔７７ａにおいて、図示しないボルトにより、モータハウジング７２に固定されている。
【００５９】
３つのティースブロック８１，８２，８３は、それぞれ巻線ティース８４〜８６と巻線ティース８４〜８６の両側に位置する一対の補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂとが、先端部において連結されることにより一体に形成された構造となっている。つまり、このステータコア７４は３つの巻線ティース８４〜８６と６つの補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂとを有している。このステータコア７４はヨーク部７７とティースブロック８１，８２，８３とが別体に形成された分割構造となっており、つまり、これらのティースブロック８１，８２，８３は、巻線ティース８４〜８６と補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂの根本部がそれぞれヨーク部７７に形成された溝部に係合することにより、ヨーク部７７に対して着脱自在となっている。そして、ティースブロック８１はＵ相に対応し、ティースブロック８２はＶ相に対応し、ティースブロック８３はＷ相に対応している。
【００６０】
各ティースブロック８１，８２，８３における巻線ティース８４〜８６は、それぞれロータ７３に対向するとともに周方向に延びる先端部８４ａ，８５ａ，８６ａを有する断面略Ｔ字形状に形成されており、互いに周方向に１２０°ずれて配置されるとともに、その先端部８４ａ，８５ａ，８６ａの周方向の角度つまり先端角度θｔ２は磁極角度θｐと同一の４５°とされている。
【００６１】
そして、各相のティースブロック８１，８２，８３における補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂにはコイルは巻装されておらず、Ｕ相のコイル９１はこれに対応するティースブロック８１の巻線ティース８４にのみ巻装され、Ｖ相のコイル９２はこれに対応するティースブロック８２の巻線ティース８５にのみ巻装され、Ｗ相のコイル９３はこれに対応するティースブロック８３の巻線ティース８６にのみ巻装されている。
【００６２】
このように、このブラシレスモータ７１では、極数Ｐ＝８のロータ７３に対して、各相のコイル９１〜９３が巻装される巻線ティース８４〜８６は各々１つとなっているので、コイル９１〜９３を巻装する工数を低減して、このブラシレスモータ７１の製造コストを低減することができる。また、コイル数が低減されることにより、巻線ティース８４〜８６とコイル９１〜９３との間に挿入される図示しないインシュレータや接続ピンなどの結線関連部品の数が低減して、このブラシレスモータ７１の製造コストを低減することができる。
【００６３】
また、ステータコア７４は各ティースブロック８１〜８３がヨーク部７７と別体に形成された分割構造となっているので、巻線ティース８４〜８６にコイル９１〜９３を巻装する際には、ティースブロック８１〜８３をヨーク部７７から取り外した状態として巻線ティース８４〜８６の根本部側からコイル９１〜９３を容易に巻装することができる。したがって、コイル９１〜９３を巻装する工数は低減されることになり、このブラシレスモータ７１の製造コストをさらに低減することができる。
【００６４】
このブラシレスモータ７１では、各巻線ティース８４〜８６の先端部８４ａ，８５ａ，８６ａの先端角度θｔ２はロータ７３に設けられた磁極の磁極角度θｐと同一にされているので、各相のコイルの９１〜９３の周方向の幅寸法は、等価的にロータ７３の磁極の磁極角度θｐと一致することになる。したがって、各巻線ティース８４〜８６に巻装されたコイル９１〜９３は、等価的に全節巻きとなり、このブラシレスモータ７１の短節係数は全節巻きと同様に１となる。
【００６５】
このように、このブラシレスモータ７１では、各巻線ティース８４〜８６の先端角度θｔ２は磁極角度θｐと一致するので、短節係数を高めて、このブラシレスモータ７１の効率を向上させることができる。
【００６６】
また、このブラシレスモータ７１では、各相のコイル９１〜９３がそれぞれ１つしか設けられていない、つまり集中巻きされているので、各相のコイル９１〜９３は分布巻線効果を生じることがなく、その分布係数は１となる。また、巻線ティースを３ｎ（ｎは自然数）設けた場合では、同相の巻線ティースの中心間角度は３６０°／ｎとなるので、この中心間角度は磁極角度３６０°／Ｐ（Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ）に対して整数倍となって同相のコイルに電気角のずれは生じない。
【００６７】
このように、このブラシレスモータ７１では、分布係数を高めて、このブラシレスモータ７１の効率を向上させることができる。
【００６８】
これにより、このブラシレスモータ７１における巻線係数は分布巻係数と短節係数との積から１となるので、各相のコイル９１〜９３に供給された電流は効率よくロータ７３の回転力に変換されることになり、このブラシレスモータ７１の効率は向上する。
【００６９】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、巻線ティース８４〜８６は補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂと一体となってティースブロック８１，８２，８３を形成しているが、これに限らず、例えば、図６に示すブラシレスモータ９４のステータコア９５のように、各巻線ティース８４〜８６や補助ティース８７ａ，８７ｂ，８８ａ，８８ｂ，８９ａ，８９ｂをヨーク部７７と一体に形成するようにしてもよい。
【００７０】
また、前記実施の形態においては、ステータコア７４に設けられる巻線ティース８４〜８６は３つであり、ロータ７３の極数Ｐ＝８とされているが、これに限らず、巻線ティースが３ｎ、ロータの極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）であればよい。例えば、図７に示すブラシレスモータ９６のように、巻線ティース８４〜８６は３つのまま、ロータ７３の極数Ｐ＝１０とした場合には、各巻線ティース８４〜８６における先端角度θｔ３は３６°に設定されることになる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、同相のコイルの電気角のずれを無くすことにより分布係数を高めて、このブラシレスモータの効率を高めることができる。
【００７２】
また、本発明によれば、各相のコイルを等価的に全節巻きとして短節係数を高めて、このブラシレスモータの効率を高めることができる。
【００７３】
さらに、本発明によれば、各相のコイルが巻装されるスロットの容積を大きくすることができるので、各相のコイルの巻数を増加させてこのブラシレスモータの効率を向上させることができる。
【００７４】
さらに、本発明によれば、ロータを通過する磁束密度を高くすることができるので、このブラシレスモータの効率を向上させることができる。
【００７５】
さらに、本発明によれば、各巻線ティースに容易にコイルを巻装することができるので、このブラシレスモータの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるブラシレスモータの概略を示す説明図である。
【図２】図１に示す補助ティースの詳細を示す斜視図である。
【図３】図１に示すブラシレスモータの変形例を示す説明図である。
【図４】図１に示すブラシレスモータの変形例を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるブラシレスモータの概略を示す説明図である。
【図６】図５に示すブラシレスモータの変形例を示す説明図である。
【図７】図５に示すブラシレスモータの変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ ブラシレスモータ
１２ モータハウジング
１３ ロータ
１４ ステータコア
１５ シャフト
１６ 永久磁石
１７ ヨーク部
２１，２２，２３ ティース対
２４〜２９ 巻線ティース
２４ａ〜２９ａ 先端部
２４ｂ〜２９ｂ 根本部
３１ Ｕ相のコイル
３２ Ｖ相のコイル
３３ Ｗ相のコイル
３４〜３６ 補助ティース
３４ａ〜３６ａ 先端部
４１ ブラシレスモータ
４２〜４７ ティース対
４８ ステータコア
４９ ロータ
５１，５２ 巻線ティース
５３〜５８ 補助ティース
６１ 貫通孔
６２ 固定用孔
６３ ブラシレスモータ
６４〜６９ 巻線ティース
６４ａ〜６９ａ 先端部
６４ｂ〜６９ｂ 根本部
７１ ブラシレスモータ
７２ モータハウジング
７３ ロータ
７４ ステータコア
７６ 永久磁石
７７ ヨーク部
７７ａ 固定用孔
８１〜８３ ティースブロック
８４〜８６ 巻線ティース
８４ａ〜８６ａ 先端部
８７ａ〜８９ａ，８７ｂ〜８９ｂ 補助ティース
９１ Ｕ相のコイル
９２ Ｖ相のコイル
９３ Ｗ相のコイル
９４ ブラシレスモータ
９５ ステータコア
９６ ブラシレスモータ
Ｐ 極数
θｐ 磁極角度
θｔ１〜θｔ３ 先端角度
ｔ 長さ
Claims (6)
- ステータコアと前記ステータコアに対して回転自在のロータとを有するブラシレスモータであって、
前記ロータに設けられ、周方向に極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）の磁極が設けられた永久磁石と、
それぞれ互いに周方向に３６０°／Ｐずれて並ぶ２つの巻線ティースからなり、互いに周方向に１２０°／ｎずれて前記ステータコアに設けられた３ｎ個のティース対と、
それぞれ対応する前記ティース対における前記巻線ティースに互いに逆向きに巻装されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとを有することを特徴とするブラシレスモータ。 - 請求項１記載のブラシレスモータにおいて、前記巻線ティースの先端角度を３６０°／Ｐに設定したことを特徴とするブラシレスモータ。
- 請求項１または２記載のブラシレスモータにおいて、隣り合う前記ティース対の中間に、それぞれ補助ティースを設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
- 請求項３記載のブラシレスモータにおいて、前記補助ティースを前記巻線ティースより軸方向に長く形成したことを特徴とするブラシレスモータ。
- ステータコアと前記ステータコアに対して回転自在のロータとを有するブラシレスモータであって、
前記ロータに設けられ、周方向に極数Ｐ＝８ｎもしくは１０ｎ（ｎは自然数）の磁極が設けられた永久磁石と、
互いに周方向に１２０°／ｎずれて前記ステータコアに設けられ、先端角度が３６０°／Ｐに設定された３ｎ個の巻線ティースと、
それぞれ対応する前記巻線ティースに巻装されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルと、
それぞれ前記巻線ティースの両側に位置して前記ステータコアに設けられる６ｎ個の補助ティースとを有することを特徴とするブラシレスモータ。 - 請求項５記載のブラシレスモータにおいて、前記巻線ティースと一対の前記補助ティースとが一体に形成されたティースブロックを前記ステータコアに着脱自在に設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
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