JP2005094901A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 高出力化を図ると共に、騒音及び振動を低減することができ、回転バランスの良いステータ及びブラシレスモータを提供する。
【解決手段】 ロータ２０のマグネット２６に対向し放射状に配設された複数の鉄芯部３５ａ〜３５ｉにＵ相、Ｖ相、Ｗ層の３相の巻線が巻装されたブラシレスモータであって、鉄芯部３５ａ〜３５ｉのマグネット２６に対向する面には、それぞれロータ回転軸に平行な切欠き溝５０ａ〜５０ｉが形成されている。
本例のブラシレスモータでは、それぞれ異なる位置に切欠き溝５０を設けた３タイプの鉄芯部３５が、周方向に順に配設されている。従って、隣り合う鉄芯部においては、常に各々の鉄芯部の中心線に対して、各々の切欠き溝の最も深く切り込まれた部位の位置が異なる構成とされている。また、各相の巻線は３タイプの鉄芯部に一箇所ずつ巻装され、各相の鉄芯部の切欠き溝５０の体積は略同一となる。
【選択図】 図５

Description

本発明はブラシレスモータに係り、特に作動時に発生するトルクリップルを低減することにより、騒音及び振動を低減する構造を有するブラシレスモータに関する。

ブラシレスモータ等の回転磁界型電動機は、ステータが有する複数の鉄芯部に巻装された巻線に順次電流が流されることにより回転磁界を発生させ、ロータに配設されたマグネット又は巻線による磁界と前記回転磁界との相互作用によってロータを回転させるように構成されている。そして、インナロータ型の電動機の場合は、該ロータの径方向外側にステータの鉄芯部が放射状に配置され、巻線の巻軸となる鉄芯部に巻線が巻装される構成となっている。

上記ステータはケイ素鋼板等の薄肉の磁性材料から成る所定形状のコアシートを電動機の回転軸方向に積層することによって形成されている。このようなステータには、ロータの径方向外側に配置される複数の鉄芯部と該複数の鉄芯部の半径方向内側の端部を互いに連繋する橋絡部とを備えた柱状のインナコアと、該インナコアの鉄芯部の半径方向外側の端部を互いに連繋して固定する円筒形状のアウタコアと、をそれぞれ所定形状のコアシートを積層することにより形成し、これらインナコアとアウタコアとを組み付けることにより形成されたものがある。
そして、このように構成されたステータの橋絡部の一部をコアシートの厚さよりも軸方向に薄く形成して実効断面積を縮小し、磁気抵抗を大きくすることによって、漏れ磁束を防ぐ構成としたものがある（例えば、特許文献１参照）。

上記構成の電動機では橋絡部を薄く形成することにより漏れ磁束を小さくして高出力化を図ることができる反面、橋絡部が薄く形成されることにより電動機に生起される回転トルクのコギングトルク（脈動トルク）が大きくなり、トルクリップル（トルクむら）が増大する。そして、このコギングトルク、トルクリップルは、ブラシレスモータ作動時の振動や騒音等の原因となっていた。

また、従来から、コギングトルクを低減させるため、鉄芯部の半径方向内側の面に切り込み部（補助溝）を設けたものがあった。コギングトルクは、ロータマグネットの磁極数とステータの突極磁極数との最小公倍数を１回転あたりの脈動数とする波形で発生し、コギングトルクの大きさは脈動数に反比例する。そして、この切り込み部では隣り合う鉄芯部間の空隙部と同様に磁気抵抗が増大されるため、ステータの突極磁極数を擬似的に増加させるのと同じ磁気的効果を奏する。従って、各々の鉄芯部に切り込み部を設けることにより、１回転あたりの脈動数が増加され、コギングトルクが低減されるというものがあった（例えば、特許文献２参照）。

また、巻線が巻装された鉄芯部からなる主極と主極との間に、巻線が巻装されない鉄芯部からなる補極をそれぞれ配置した電動機において、主極の半径方向外側（ロータマグネット側）の端面に補助溝を設けたものがあった。この補助溝は、特許文献２の切り込み部と同様に、主極と補極との間の空隙部とほぼ同じ磁気抵抗を有する。そして、この補助溝は、各々の主極において、所定の式で定められたそれぞれ異なる位置に配置されている。このように構成すると、特許文献２のように等間隔で補助溝を配置するのに比べて、コギングトルクの周波数成分のうち、より高次の周波数成分をも低減させることができるため、少ない補助溝でコギングトルク低減効果を達成できるというものがあった（例えば、特許文献３参照）。

特開平９−１９０８９号公報（第３−５頁、第１図乃至第５図） 特開２００３−１８７７０号公報（第３頁、図３） 特開平１０−１４１４１号公報（第２−３頁、第５頁、図１乃至図３）

しかし、特許文献２に記載された補助溝は、等角度間隔で設けられた鉄芯部において周方向に等間隔に設けられ、かつ同一形状とされていた。従って、補助溝を設けたことによりステータに与えられる磁束が低減される位置が各々の鉄芯部において同一となり、トルク変動の周波数成分が分散されない。従って、コギングトルクの低減効果が弱く、十分な効果が得られなかった。
また、特許文献３に記載された補助溝は、周方向に不等間隔となるように形成されていた。従って、等間隔に設けた場合と比較すれば、有効磁束を低減させずに、より高次の周波数成分をも低減させることができ、コギングトルク低減効果が大きくなる反面、巻線が巻装されない補極が設けられているため、巻線の占積率が悪くなり、出力が向上されず高効率化が図れなかった。
更に、特許文献２及び特許文献３においては、隣り合う鉄芯部にそれぞれ異なる形状の補助溝を設けるという記載は無かった。また、補助溝を設けたことによる磁束低減量の合計を各相毎に均等にして回転バランスの良い電動機を得るという技術思想、及び磁束発生量の周方向の分布を均等にして回転バランスの良い電動機を得るという技術思想については記載されていなかった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、高出力化を図ると共に、騒音及び振動を低減することができ、回転バランスの良いブラシレスモータを提供することにある。

前記課題は、請求項１に記載のブラシレスモータによれば、異なる極性のマグネットが周方向に交互に配置されたロータと、前記マグネットに対向し放射状に配設された複数の鉄芯部、該鉄芯部に巻装された複数相の巻線、を有するステータと、を備え、前記鉄芯部の前記マグネットに対向する面に切欠き部が形成されたブラシレスモータであって、前記切欠き部のうち、隣り合う鉄芯部の一方に設けられた切欠き部の少なくとも一つと、他方に設けられた切欠き部とは、各々の切欠き部の最も深く切り込まれた部位が、各々の鉄芯部の径方向を向く中心線を異なる角度で移動させた仮想線上、または異なる方向に移動させた仮想線上の少なくともいずれかに位置されて形成されたこと、により解決される。

一般に、鉄芯部に切欠き部が形成されると、当該部分ではステータとロータマグネットとの間のギャップが他の部分に比べて大きくなるため、ステータに与えられる磁束が低減される。従って、請求項１に記載の構成により切り欠き部が形成されると、隣り合う鉄芯部において、磁束の低減量が最も大きくなる位置が異なる位置とされる。それにより、隣り合う鉄芯部においては、巻線に発生する誘起電力の波形が異なるものとなる。結果として、各巻線に発生する誘起電力の合成値に基づく合成トルクのトルク変動は、全体としてその周波数成分が分散されるとともに、その波形が平滑化される。従って、コギングトルク、トルクリップルに起因するモータの騒音や振動を低減することができる。

このとき、請求項２に記載のように、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記切欠き部のうち、隣り合う鉄芯部に設けられた切欠き部の少なくとも一つは、周方向に非対称な形状に形成してもよい。
このように形成すると、切り欠かれた深さが周方向に非対称となるため、磁束の低減量が周方向に非対称になる。従って、例えば、隣り合う鉄芯部の一方に周方向に対称な切欠き部を設け、他方に周方向に非対称な切欠き部を設けた場合、各々の切り欠き部が鉄芯部上の同位置に設けられていても、磁束の低減量が最も大きくなる位置は異なる位置とされる。その結果、合成トルクのトルク変動は、全体としてその周波数成分が分散されるとともに、その波形が平滑化される。従って、コギングトルク、トルクリップルに起因するモータの騒音や振動を低減することができる。

そして、請求項３に記載のように、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記切欠き部は、切り欠かれた体積が略同一となるように形成されると好適である。
このように形成すると、ステータとロータマグネットとの間のギャップに基づく磁束低減量は、切欠き部それぞれにおいて略等しい低減量となる。従って、各々の鉄芯部に同一数の切欠き部を設けることにより、各々の鉄芯部における有効磁束発生量を略等しくすることができるため、ロータの回転に伴って順次与えられる有効磁束がそれほど変化せず、回転バランスが良いブラシレスモータを得ることができる。
なお、このとき、請求項４に記載のように、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記切欠き部を略同一形状に形成すると、切り欠かれた体積が同一となり好適である。

また、請求項５に記載のように、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記切欠き部は、前記複数相の一相の巻線が巻装された鉄芯部に設けられた切欠き部の体積の合計と、他の一相の巻線が巻装された鉄芯部に設けられた切欠き部の体積の合計とが略同一になされるように形成されると好適である。
このように形成されると、ステータとロータマグネットとの間のギャップに基づく磁束低減量は、各相毎の磁束低減量の合計を略等しくされることになる。従って、各相毎の有効磁束発生量が略等しくされるため、各相の励磁電流が順次流されることにより与えられる回転磁界とロータマグネットから与えられる有効磁束による相互作用がそれほど変化せず、回転バランスが良いブラシレスモータを得ることができる。

また、請求項６に記載のように、請求項５に記載のブラシレスモータにおいて、前記鉄芯部のうち、同一相の巻線が巻装された複数の鉄芯部は、周方向に連続して配設されると、なお好適である。
このように形成されると、周方向に順次各相の巻線が巻装された鉄芯部がそれぞれ連続して配設され、かつ各相毎の磁束低減量の合計が略等しいものとされているため、有効磁束発生量の周方向の分布が偏らない。従って、各相の励磁電流が順次流されることにより与えられる回転磁界とロータマグネットから与えられる有効磁束による相互作用がそれほど変化せず、しかも周方向にもバランスがとれているため、より回転バランスが良いブラシレスモータを得ることができる。

また、請求項７に記載のように、前記ステータは、前記複数の鉄芯部の前記マグネット側の端部を互いに連携する橋絡部を備えると共に、前記複数の鉄芯部を略平行に配設して巻線を巻装した後、前記橋絡部側を円環状に巻き込んで形成されると好適である。
このように形成されると、鉄芯部の橋絡部側の先端、すなわちロータマグネットに対向する面には各々切欠き部が設けられているため、切欠き部が設けられていない部位に比べて小さな力で変形させることができる。従って、円環状に成形する際により小さな力で巻き込むことができ、成形装置を小型化させることができるため、製造コストを抑えることができる。また、巻き込み作業が容易化されるため、成形精度が向上される。

以上のように、本発明のブラシレスモータによれば、ステータの鉄芯部のロータマグネットに対向する面に設けられた切欠き部のうち、隣り合う鉄芯部の一方に設けられた切欠き部の少なくとも一つと、他方に設けられた切欠き部とは、各々の切欠き部の最も深く切り込まれた部位が、各々の鉄芯部の径方向を向く中心線を異なる角度で移動させた仮想線上、または異なる方向に移動させた仮想線上の少なくともいずれかに位置されて形成されている。これにより、各巻線に発生する誘起電力の合成値に基づく合成トルクのトルク変動は、全体としてその周波数成分が分散されるとともに、その波形が平滑化されるため、コギングトルク、トルクリップルに起因するモータの騒音や振動を低減することができる。
また、各相毎に切欠き部の体積の合計を略同一とすることにより、有効磁束発生量を各相毎に均等にして回転バランスの良いブラシレスモータを得ることができる。この際、同一相の巻線が巻装された鉄芯部を周方向に連続して設けることにより、有効磁束発生量の周方向の分布が偏らない構成とされ、より回転バランスが良いブラシレスモータを得ることができる。

本発明の実施の形態について、回転電機としてのブラシレスモータＭを例にとって図面を参照して説明する。また、以下に説明する配置、形状等は、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は実施例のブラシレスモータの断面図、図２乃至図６は第１の実施例のブラシレスモータに係り、図２、図５はステータ及びロータの断面図、図３はステータのアウタコアの斜視図、図４はステータのインナコアの斜視図、図６はステータの部分拡大図である。そして、図７は改変例のステータの部分拡大図である。また、図８は第２の実施例のブラシレスモータに係るステータの部分拡大図である。図９及び図１０は第３の実施例のブラシレスモータに係り、図９はインナコアシートの斜視図、図１０はアウタコアシートの斜視図である。

（第１の実施例）
図１に基づき、本発明の実施例に係るインナ−ロータ型のブラシレスモータＭの構成を説明する。ブラシレスモータＭは、シャフト２２が取着されたロータ２０と、ロータ２０を回転可能に支承する軸受４１、４２と、ロータ２０の径方向外側に配置され３相励磁電流（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に対応する巻線３８（巻線３８Ｕ，３８Ｖ，３８Ｗ）が巻装されたステータ３０と、これらを収納するハウジング４０とを備える。
また、図示しないが、ブラシレスモータＭには、ホ−ル素子、整流素子、位置検出用磁石等から構成される周知の位置検出器と制御回路が備えられており、これらによってロータ２０の回転中の位置検出が行われる。この位置検出によって得られる位置信号と速度設定値を基に、制御回路から巻線３８の各相巻線に電流が与えられることにより、ステータ３０に回転磁界が発生しロータ２０は安定して回転することができる。

図２にロータ２０及びステータ３０の断面図を示す。ロータ２０は、シャフト２２が取着されたスペーサ２４の外周面にマグネット２６が配置された構成となっている。マグネット２６は僅かに湾曲した板状に形成され、板厚方向に磁束が向くように磁化されている。
本例のロータ２０は磁極が８極であり、ロータ２０の外周面には磁束の向きが異なる２種類のマグネット２６をロータ２０の回転角で４５度づつずれた位置に交互に配設した構成となっている（すなわちマグネットの極数は８）。

図３及び図４に示すように、ステータ３０は、円筒形のアウタコア３０ａと、アウタコア３０ａの内側に固着されるインナコア３０ｂとによって構成されるステータコアと、インナコア３０ｂの鉄芯部３５（鉄芯部３５ａ乃至鉄芯部３５ｉ）に巻装された巻線３８（巻線３８Ｕ，巻線３８Ｖ，巻線３８Ｗ）と、を備えている。
アウタコア３０ａは、帯状の金属製板材（電磁鋼板）３２の片側に凹状の嵌合部３２ａを予め定めた間隔に打ち抜き形成し、スパイラル状に巻回し積層することによって円筒形状に形成される。このとき、アウタコア３０ａの内側面には、図３に示すように、嵌合部３２ａが積層され、９本の嵌合溝３１が等間隔かつ平行に形成される。

インナコア３０ｂは、図４に示すように、帯状の金属製板材（電磁鋼板）３４の片側に鉄芯片３４ｂを予め定めた間隔に打ち抜き形成し、スパイラル状に巻回し積層することによって柱状に形成される。
鉄芯片３４ｂの半径方向内側の端部を連繋する連結部の中間部分は、他の部位よりも薄肉とされており、所定の幅を有する薄肉部３７が形成されている。薄肉部３７は、金属製板材３４がプレス加工により所定形状に打抜かれると共に、該当箇所が押圧されることによって金属製板材３４の他の部位の半分程度の厚さに薄肉化されている。また、鉄芯片３４ｂの半径方向外側の先端には、アウタコア３０ａを形成する金属製板材３２の嵌合部３２ａに嵌合されるタブテール片３４ａが形成されている。そして、各々の鉄芯片３４ｂの連結部側の先端には、半円形状の切欠き部５１が１箇所づつ形成されている。

なお、これらアウタコア３０ａ，インナコア３０ｂを形成する金属製板材３２、３４は、絶縁皮膜等の絶縁処理を表面に施した同板厚のケイ素鋼板等の磁性材料をプレス加工により所定形状に成形したものである。
この金属製板材（電磁鋼板）３４をスパイラル状に巻回し積層してインナコア３０ｂが形成されると、図４に示すように、鉄芯片３４ｂが積層され、外側に放射状に伸びる９個の鉄芯部３５ａ乃至鉄芯部３５ｉ（すなわち突極磁極数は９）が形成される。鉄芯部３５は中心角略４０度の等角度間隔で配設されている。鉄芯部３５の外周側の端部にはそれぞれタブテール片３４ａが積層され、タブテール部３３が形成される。このタブテール部３３は鉄芯部３５の中心線上に形成されている。

また、インナコア３０ｂの内側には切欠き部５１が積層されて９本の切欠き溝５０が形成される。この切欠き溝５０は、後述するように、周方向に一部不等間隔で配置されると共に、ロータの回転軸に対して平行に積層されて形成される。なお、この切欠き溝５０が、本発明に係る切欠き部に相当する。
そして、上述した鉄芯片３４ｂを連繋する連結部が積層されて、鉄芯部３５の半径方向内側の端部を連繋する橋絡部３６が形成される。この橋絡部３６は径方向に幅狭となっており、複数の鉄芯部３５を一体的に連繋して支えている。それぞれの橋絡部３６の周方向略中央部の金属製板材３４は、上述したように他の部位よりも薄肉とされているため、上下に積層された金属製板材３４とは離間している。
そして、インナコア３０ｂの鉄芯部３５にそれぞれ巻線３８が巻装された後、アウタコア３０ａの嵌合部３２ａにインナコア３０ｂのタブテール片３４ａを圧入することによって、アウタコア３０ａとインナコア３０ｂが一体的に組み付けられる。

図２に示すように、本例のブラシレスモータＭでは、鉄芯部３５ａ乃至鉄芯部３５ｃにはそれぞれ巻線３８Ｕ１乃至巻線３８Ｕ３が集中巻にて巻装され、巻線３８Ｕが構成されている。また、同様に鉄芯部３５ｄ乃至鉄芯部３５ｆ，鉄芯部３５ｇ乃至鉄芯部３５ｉには、各々巻線３８Ｖ１乃至巻線Ｖ３，巻線３８Ｗ１乃至巻線３８Ｗ３が巻装されて、それぞれ巻線３８Ｖ，巻線３８Ｗが構成されている。ただし、巻線３８Ｕ１，３８Ｕ３，３８Ｖ１，３８Ｖ３，３８Ｗ１，３８Ｗ３は同方向に巻装され、残りの巻線３８Ｕ２，３８Ｖ２，３８Ｗ２は逆の方向に巻装されている。
各相巻線３８Ｕ，３８Ｖ，３８Ｗに対しては、図示しない制御回路から電気角で１２０°の位相差をもつＵ相，Ｖ相，Ｗ相励磁電流が供給される。すると、ステータ３０に回転磁界が発生し、その回転磁界に基づいてロータ２０が回転する。
ロータ２０が回転すると、マグネット２６による磁束変化によって、巻線３８Ｕ，３８Ｖ，３８Ｗには、各相毎に３つ設けられた鉄芯部に巻装された巻線に発生する誘起電圧の合成値となる誘起電圧が発生する。そして、この誘起電圧によって、各相にはそれぞれトルクが発生する。そして、ブラシレスモータＭ全体としては、３相を合成したトルクが発生する。

このように構成されたステータ３０は、アウタコア３０ａの薄肉部３７に相当する部位が軸方向に向けて断続的に肉抜きされた状態となっている。したがって、薄肉部３７に相当する部位は磁束が流れる磁路の実効断面積が小さくなっているので磁気抵抗が増大される。したがって、ロータ２０のマグネット２６から発生してステータ３０内を流れる磁束のうち、橋絡部３６を通過して隣接するマグネット２６の方向へ流れる漏れ磁束が低減されるので、鉄芯部３５内を流れる有効磁束を増大させることができる。

そして、上述した切欠き溝５０が各鉄芯部３５に１箇所づつ設けられたことにより、擬似的にステータの突極磁極数が倍になったのと同じ効果を奏する。ロータの１回転についてマグネットの極数と突極磁極数との最小公倍数だけコギングトルクの脈動が生起され、またコギングトルクの大きさは脈動数に反比例する。本例のブラシレスモータＭではマグネット２６の極数を８、鉄芯部３５の数を９となされているが、切欠き溝５０を設けたことにより、コギングトルクの脈動数が増加され、コギングトルクの平均的な大きさは低減されている。
一方、切欠き溝５０が設けられた部位では鉄芯部３５とマグネット２６との間のギャップが他の部分に比べて大きくなるため、鉄芯部３５に与えられる磁束が低減され、有効磁束発生量が低減される。従って、本例のブラシレスモータＭでは、切欠き溝５０を設けたことにより、コギングトルクが減少される反面、出力は低減される。

本例の鉄芯部３５に設けられた切欠き溝５０の配置を図５に基づいて説明する。鉄芯部３５ａ乃至３５ｉのマグネット２６側の先端には、それぞれ半円形状の切欠き溝５０ａ乃至５０ｉが設けられている。これらは同一形状に形成されている。図５において、一点鎖線はロータの回転中心Ｏと各々の鉄芯部３５の周方向幅の中央とを通る中心線である。上述したように、鉄芯部３５は等角度間隔で配設されている。また、点線はロータの回転中心Ｏと各々の切欠き溝５０の最も深く切り込まれた部位（すなわち、半円形状の切欠き溝においては周方向幅の中央）とを通る線である。なお、この一点鎖線で示す鉄芯部の中心線が、本発明に係る鉄芯部の径方向を向く中心線に相当する。
図中１１時半付近と１２時半付近に位置する切欠き溝５０ａ，５０ｂのそれぞれの最も深く切り込まれた部位がロータ２０の回転中心Ｏに対してなす角度を角度ａとし、順次隣合う切欠き溝５０の中央が回転中心Ｏに対してなす角度を時計方向にそれぞれ角度ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉとする。

図６は図５に示したステータ３０の一部拡大図である。図中の一点鎖線は、図５で説明した鉄芯部３５の中心線であり、図中の点線は、ロータの回転中心Ｏと、半円形の切欠き溝５０において最も深く切り込まれた部位に相当する切欠き溝５０の周方向幅の中央を通る線である。なお、鉄芯部３５ｂに設けた切欠き溝５０ｂにおいては、鉄芯部３５ｂの中心線上に切欠き溝５０の周方向幅の中央が位置されている。
ここで、隣り合う鉄芯部３５ａと３５ｂにおいては、切欠き溝５０ａは鉄芯部３５ａの中心線からａ−ｘ度移動された仮想線上に位置されており、切欠き溝５０ｂは鉄芯部３５ｂの中心線からゼロ度移動された仮想線上に位置されている。同様に、隣り合う鉄芯部３５ｂと３５ｃにおいては、切欠き溝５０ｂは鉄芯部３５ｂの中心線からゼロ度移動された仮想線上に位置されており、切欠き溝５０ｃは鉄芯部３５ｃの中心線からｂ−ｘ度移動された仮想線上に位置されている。すなわち、磁束の低減量が最も大きくなる位置が、隣り合う鉄芯部３５ａと３５ｂ、３５ｂと３５ｃにおいて、それぞれの中心線から異なる角度移動されて位置されている。更に、図５に示される隣り合う鉄芯部３５ｉと３５ａにおいては、切欠き溝５０ｉ、５０ａは各々の鉄芯部３５ｉ、３５ａの中心線からａ−ｘ度逆方向に移動された仮想線上に位置されている。

本例においては、図５に示した角度ａ，ｂ，ｄ，ｅ，ｇ，ｈが同一角度であって、鉄芯部３５の中心角度よりも大きく、角度ｃ，ｆ，ｉが同一角度であって、鉄芯部３５の中心角度よりも小さくなるように構成されている。すなわち、それぞれ異なる位置に切欠き溝５０を設けた３タイプの鉄芯部３５が、周方向に順に配設されている。この３タイプの鉄芯部３５は、３５ａ（３５ｄ、３５ｇと同一）、３５ｂ（３５ｅ、３５ｈと同一）、３５ｃ（３５ｆ、３５ｉと同一）である。
その結果、図６において示したように、隣り合う鉄芯部においては、常に各々の鉄芯部の中心線に対して、各々の切欠き溝の最も深く切り込まれた部位の位置が異なる構成とされている。このような構成により、本例のブラシレスモータＭは、全体としてその周波数成分が分散されるとともに、その波形が平滑化される。従って、コギングトルク、トルクリップルに起因するモータの騒音や振動を低減することができる。

ここで、上述したように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線は周方向に連続して設けられた３箇所の鉄芯部に巻装されている。従って、各相の巻線は、それぞれ３タイプの鉄芯部に一箇所ずつ巻装された構成となっている。本例では、切欠き溝５０の形状は同一であることから、各相の鉄芯部に設けられた切欠き溝５０の体積は略同一となる。このような構成により、本例のブラシレスモータＭは、各相毎の有効磁束発生量が略等しくされるため、回転バランスが向上され、また有効磁束発生量の周方向の分布が偏らないため、回転バランスが向上されている。
なお、本例では切欠き溝５０は全て断面を半円形状としたが、図７に示すように、断面がＶ字状の切欠き溝１５０としてもよいのは勿論である。また、これに限らず、断面が矩形、Ｗ字型、Ｕ字型、階段状、波型、複数の山型等の溝を形成してもよい。また、２個以上の切り欠き溝を同一の鉄芯部に設ける構成としてもよい。この際には、隣り合う鉄芯部の一方に設けられた切欠き部の少なくとも一つが、その最も深く切り込まれた部位を、他方に設けられた切欠き部全ての最も深く切り込まれた部位と異なる位置に設けられていればよい。

（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例について説明する。なお、第１の実施例と共通する部位には共通の符号を付し、また重複する説明は省略する。
第２の実施例のロータ２０は第１の実施例のロータ２０と同一であり、磁極数は８である。また、第２の実施例のステータ３０は第１の実施例のステータ３０と同様に９つの切欠き溝１５０ａ乃至切欠き溝１５０ｉを有しているが、第１の実施例の切欠き溝とは異なり全てが同一形状とはされていない。

図８に示されている第２の実施例の切欠き溝２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃのうち、切欠き溝２５０ａと２５０ｃとは、ロータの回転中心から見て周方向に非対称な断面形状に形成されている。切欠き溝２５０ａは、周方向に沿って徐々に切込みの奥行きが増加または減少する直角三角形とされている。
このように構成されているので、第２の実施例では、図８において鉄芯部２３５ａと鉄芯部２３５ｃに設けられた切欠き溝２５０ａと２５０ｃは、切り欠かれた深さが周方向に非対称となり、磁束の低減量が周方向に非対称になる。従って、例えば、鉄芯部２３５ａと鉄芯部２３５ｃの中間にあり、双方と隣り合う鉄芯部２３５ｂが周方向に対称に形成されていても、磁束の低減量が最も大きくなる位置は隣り合う鉄芯部において異なる位置とされる。その結果、合成トルクのトルク変動は、全体としてその周波数成分が分散されるとともに、その波形が平滑化される。従って、コギングトルク、トルクリップルに起因するモータの騒音や振動を低減することができる。

（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例について説明する。なお、第２の実施例と同様に共通する部位には共通の符号を付し、また重複する説明は省略する。
第３の実施形態は、第１の実施形態のステータ３０の製造方法を変更したものである。第１の実施形態では、帯状に打ち抜き形成された金属製板材（電磁鋼板）３２をスパイラル状に巻回し積層することによってアウタコア３０ａとインナコア３０ｂとを形成していたが、第３の実施形態では、まず、金属製板材（電磁鋼鈑）が打ち抜き成形され、薄肉板状のアウタコアシート３３２とインナコアシート３３４とが各々複数枚形成される。

アウタコアシート３３２は帯状に形成されており、片側に凹状の嵌合部３３２ａを予め定めた間隔に打ち抜き形成されている。インナコアシート３３４は帯状に形成されており、等間隔かつ平行に配置された９つの鉄芯片３３４ｂと、隣接する鉄芯片３３４ｂを連携する連結部とを有する。鉄芯片３３４ｂの連結部側の端部には切欠き部３５１が１箇所づつ形成され、もう一方の端部には、タブテール片３３４ａが形成されている。

このアウタコアシート３３２を複数枚積層すると、片側に９本の嵌合溝３３１が等間隔かつ平行に形成された積層体３３０ａが形成される。また、インナコアシート３３４をそれぞれ複数枚積層されると、等間隔かつ平行に配置された９つの鉄芯部３３５と鉄芯部３３５の端部を連繋する橋絡部３３６とを有する積層体３３０ｂが形成される。積層体３３０ｂには、切欠き部３５１が積層されて９本の切欠き溝３５０が不等間隔で形成される。
続いて、この積層体３３０ｂの鉄芯部３３５にそれぞれ巻線３８が巻装された後、積層体３３０ｂの橋絡部３３６側の両端部を、輪状となるよう巻き込んで連結することにより、鉄芯部３３５が外側を向いて放射状に配置された柱状のインナコア３０ｂが形成される。また、積層体３３０ａの両端部を、嵌合溝３３１が内側を向くよう巻き込んで連結することにより、円筒形状のアウタコア３０ａが形成される。
そして、アウタコア３０ａの嵌合溝３３１にインナコア３０ｂのタブテール部３３３を圧入することによって、アウタコア３０ａとインナコア３０ｂが一体的に組み付けられる。

従って、本実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加えて、積層体３３０ｂの略平行に形成された鉄芯部３３５に予め巻線３８を巻装してから円環状に巻き込んでインナコア３０ｂを成形するため、巻装作業が容易化され、作業性が向上する。また、切欠き溝５０が設けられていることにより、より小さな力で巻き込み成形することができる。従って、成形装置を小型化させることができるため、製造コストを抑えることができる。また、巻き込み作業が容易化されるため、成形精度が向上される。
また、前記鉄芯部が平行に配設された形状を打ち抜き成形した板材を積層して製造することができるので、前記鉄芯部が放射状に配設された形状を打ち抜き成形した板材を使用するのに比較して、金属製板材の歩留まりを向上させることができ、製造コストを抑えることができる。

○なお、上記実施の形態では、磁極数を８，突極磁極数を９とした例を示したが、これに限定されることなく、他の組み合わせの磁極数，突極磁極数とすることも可能である。
○また、上記実施の形態では、各鉄芯部３５の中央部の磁束を小さくするために、切欠き溝５０を設けているが、これに限らず、各鉄芯部の先端の中央部の透磁率を小さくすることにより、同様の効果を得ることが可能である。このため、中央部に鉄芯部本体よりも透磁率の弱い材料を配した構成としても良い。

実施例のブラシレスモータの断面図である。 第１の実施例のステータ及びロータの断面図である。 第１の実施例のステータのアウタコアの斜視図である。 第１の実施例のステータのインナコアの斜視図である。 第１の実施例のステータ及びロータの断面図である。 第１の実施例のステータの部分拡大図である。 改変例のステータの部分拡大図である。 第２の実施例のステータの部分拡大図である。 第３の実施例のインナコアシートの斜視図である。 第３の実施例のアウタコアシートの斜視図である。

符号の説明

２０ ロータ、２２ シャフト、２４ スペーサ、２６ マグネット、３０ ステータ、３０ａ アウタコア、３０ｂ インナコア、３１ 嵌合溝、３２，３４ 金属製板材、３２ａ 嵌合部、３３ タブテール部、３４ａ タブテール片、３４ｂ 鉄芯片、３５，３５ａ乃至３５ｉ 鉄芯部、３６ 橋絡部、３７，３７ａ乃至３７ｉ 薄肉部、３８，３８Ｕ，３８Ｕ１乃至３８Ｕ３，３８Ｖ，３８Ｖ１乃至３８Ｖ３，３８Ｗ，３８Ｗ１乃至３８Ｗ３ 巻線、４０ ハウジング、４１，４２ 軸受、５０，５０ａ乃至５０ 切欠き溝、５１ 切欠き部、３３２ アウタコアシート、３３４ インナコアシート、ａ乃至ｉ 角度、Ｍ ブラシレスモータ、Ｏ 回転中心

Claims (7)

1. 異なる極性のマグネットが周方向に交互に配置されたロータと、前記マグネットに対向し放射状に配設された複数の鉄芯部、該鉄芯部に巻装された複数相の巻線、を有するステータと、を備え、前記鉄芯部の前記マグネットに対向する面に切欠き部が形成されたブラシレスモータであって、
   前記切欠き部のうち、隣り合う鉄芯部の一方に設けられた切欠き部の少なくとも一つと、他方に設けられた切欠き部とは、各々の切欠き部の最も深く切り込まれた部位が、各々の鉄芯部の径方向を向く中心線を異なる角度で移動させた仮想線上、または異なる方向に移動させた仮想線上の少なくともいずれかに位置されて形成されたことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記切欠き部のうち、隣り合う鉄芯部に設けられた切欠き部の少なくとも一つは、周方向に非対称な形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記切欠き部は、切り欠かれた体積が略同一となるように形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記切欠き部は略同一形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
5. 前記切欠き部は、前記複数相の一相の巻線が巻装された鉄芯部に設けられた切欠き部の体積の合計と、他の一相の巻線が巻装された鉄芯部に設けられた切欠き部の体積の合計とが略同一になされるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
6. 前記鉄芯部のうち、同一相の巻線が巻装された複数の鉄芯部は、周方向に連続して配設されたことを特徴とする請求項５に記載のブラシレスモータ。
7. 前記ステータは、前記複数の鉄芯部の前記マグネット側の端部を互いに連携する橋絡部を備えると共に、前記複数の鉄芯部を略平行に配設して巻線を巻装した後、前記橋絡部側を円環状に巻き込んで形成されたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。

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