JP2016192893A - 単相ブラシレスモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】動作効率を向上させ、両方向回転が可能で、回転速度範囲がより広く、ロータが所望の位置に停止することができる単相ブラシレスモータを提供する。【解決手段】単相ブラシレスモータは、ステータと、ステータ内に配設されるロータと、ロータの外周に沿って配設されるセンサとを含む。ステータは、磁気伝導性材料からなるステータコアと、ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを含む。ロータは、回転軸及び1対の永久磁極を含む。ステータコアは、1対のステータ極を含み、1対のステータ極は、両者間に受入穴を形成し、ロータは、受入穴に配設される。受入穴の内周面は、回転軸と同軸の円筒面上に位置し、受入穴の内周面に、受入穴の中心に関して対称な2つの位置決めスロットが形成され、これにより、磁束の分布を向上させ、コギングトルクを効果的に低減し、動作効率を上げることができる。【選択図】図3
Description
[0003]
本発明は、モータ技術に関し、特に、単相ブラシレス直流モータに関する。
本発明は、モータ技術に関し、特に、単相ブラシレス直流モータに関する。
[0004]
モータは、電磁誘導の原理のもとで、電気エネルギを機械エネルギに変換する装置であり、工業生産や人々の生活において、種々の電気器具に広く用いられている。
モータは、電磁誘導の原理のもとで、電気エネルギを機械エネルギに変換する装置であり、工業生産や人々の生活において、種々の電気器具に広く用いられている。
[0005]
既存のモータは、直流モータと交流モータとに分類することができる。これらのモータのうち、ブラシレス直流モータは、家庭用電気器具、自動車、産業用制御装置、オートメーション機器、航空宇宙などの広範な種々の用途がある。
既存のモータは、直流モータと交流モータとに分類することができる。これらのモータのうち、ブラシレス直流モータは、家庭用電気器具、自動車、産業用制御装置、オートメーション機器、航空宇宙などの広範な種々の用途がある。
[0006]
ブラシレスモータとは、ブラシ及び整流子が無いモータを指す。既存のブラシレスモータは、一般的な電気機械製品であり、ステータ及びロータと共にセンサも含む。ステータは、ステータコア及びステータ巻線を含む。ロータは、ロータ本体及び回転軸を含む。ロータ本体は、通常、永久磁石である。回転軸は、ロータ本体に取り付けられ、ロータ本体と共に回転することによって、電力を出力する。
ブラシレスモータとは、ブラシ及び整流子が無いモータを指す。既存のブラシレスモータは、一般的な電気機械製品であり、ステータ及びロータと共にセンサも含む。ステータは、ステータコア及びステータ巻線を含む。ロータは、ロータ本体及び回転軸を含む。ロータ本体は、通常、永久磁石である。回転軸は、ロータ本体に取り付けられ、ロータ本体と共に回転することによって、電力を出力する。
[0007]
ステータ巻線の位相数の観点から見れば、ブラシレス直流モータは、単相ブラシレスモータと3相ブラシレス直流モータとに分類することができる。
ステータ巻線の位相数の観点から見れば、ブラシレス直流モータは、単相ブラシレスモータと3相ブラシレス直流モータとに分類することができる。
[0008]
3相ブラシレスモータは、動作の信頼性が高く、低騒音且つ高効率という利点があるが、高コストである。
3相ブラシレスモータは、動作の信頼性が高く、低騒音且つ高効率という利点があるが、高コストである。
[0009]
単相ブラシレスモータは、製造コストが低く、ファンなどの電気器具に広く用いられている。図1に示すように、換気ファンで一般的に用いられる従来のくま取り磁極モータは、ステータ100と、ステータ100に配設されるロータ200とを含む。ロータ200の内部に、アルミニウムからなる導体が挿入される。図2は、このくま取り磁極モータの性能パラメータを示す表である。図2から分かるように、図1のくま取り磁極モータは、動作効率が低い。
単相ブラシレスモータは、製造コストが低く、ファンなどの電気器具に広く用いられている。図1に示すように、換気ファンで一般的に用いられる従来のくま取り磁極モータは、ステータ100と、ステータ100に配設されるロータ200とを含む。ロータ200の内部に、アルミニウムからなる導体が挿入される。図2は、このくま取り磁極モータの性能パラメータを示す表である。図2から分かるように、図1のくま取り磁極モータは、動作効率が低い。
[0010]
したがって、動作効率を向上させた単相ブラシレスモータが望まれる。
したがって、動作効率を向上させた単相ブラシレスモータが望まれる。
[0011]
また、両方向回転が可能な単相ブラシレスモータを提供することを目的とする。
また、両方向回転が可能な単相ブラシレスモータを提供することを目的とする。
[0012]
また、回転速度範囲がより広い単相ブラシレスモータを提供することを目的とする。
また、回転速度範囲がより広い単相ブラシレスモータを提供することを目的とする。
[0013]
また、ロータが所望の位置に停止することができる単相ブラシレスモータを提供することを目的とする。
また、ロータが所望の位置に停止することができる単相ブラシレスモータを提供することを目的とする。
[0014]
ステータと、ロータと、前記ロータの外周に沿って配設されるセンサとを備える単相ブラシレスモータを提供するものである。前記ステータは、磁気伝導性材料からなるステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを備え、前記ステータコアは、1対のステータ極を備え、前記1対のステータ極は、協働して、両者間に受入穴を形成し、前記ステータ極は、磁気ブリッジを介して、互いに連結され、前記受入穴の内周面に、位置決めスロットが形成される。前記ロータは、ロータ軸と、前記受入穴に配設される1対の永久磁極とを備える。前記位置決めスロットは、前記ステータ巻線が付勢されていないとき、前記永久磁極の中心を、それぞれ、対応するステータ極の中心からそらすように構成且つ設計されている。
ステータと、ロータと、前記ロータの外周に沿って配設されるセンサとを備える単相ブラシレスモータを提供するものである。前記ステータは、磁気伝導性材料からなるステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線とを備え、前記ステータコアは、1対のステータ極を備え、前記1対のステータ極は、協働して、両者間に受入穴を形成し、前記ステータ極は、磁気ブリッジを介して、互いに連結され、前記受入穴の内周面に、位置決めスロットが形成される。前記ロータは、ロータ軸と、前記受入穴に配設される1対の永久磁極とを備える。前記位置決めスロットは、前記ステータ巻線が付勢されていないとき、前記永久磁極の中心を、それぞれ、対応するステータ極の中心からそらすように構成且つ設計されている。
[0015]
前記位置決めスロットの断面は、概ね矩形状であり、回転軸に対して垂直な断面において、前記位置決めスロット及び前記位置決めスロットに隣接する前記ステータコアの外縁は、同じ方向に延在することが好ましい。
前記位置決めスロットの断面は、概ね矩形状であり、回転軸に対して垂直な断面において、前記位置決めスロット及び前記位置決めスロットに隣接する前記ステータコアの外縁は、同じ方向に延在することが好ましい。
[0016]
前記受入穴に対応する前記ステータコアの外周面は、複数の凹部を形成することが好ましい。
前記受入穴に対応する前記ステータコアの外周面は、複数の凹部を形成することが好ましい。
[0017]
隣接する位置決めスロットの間に、複数の凹部が配設され、前記複数の凹部は、それぞれ異なる深さを有し、前記ステータコアの前記磁気ブリッジが、前記異なる凹部に対応する異なる位置において、それぞれ異なる磁気抵抗を有するようになっていることが好ましい。
隣接する位置決めスロットの間に、複数の凹部が配設され、前記複数の凹部は、それぞれ異なる深さを有し、前記ステータコアの前記磁気ブリッジが、前記異なる凹部に対応する異なる位置において、それぞれ異なる磁気抵抗を有するようになっていることが好ましい。
[0018]
前記ステータコアにおいて、前記受入穴の2つの側の各々に対応する領域に、第1の貫通穴が形成され、前記回転軸に対して垂直な断面において、各第1の貫通穴は、1つの対応する位置決めスロットの延長線上に位置することが好ましい。
前記ステータコアにおいて、前記受入穴の2つの側の各々に対応する領域に、第1の貫通穴が形成され、前記回転軸に対して垂直な断面において、各第1の貫通穴は、1つの対応する位置決めスロットの延長線上に位置することが好ましい。
[0019]
前記ステータコアの前記受入穴の後方に、回路基板が配設され、前記回路基板は、前記第1の貫通穴にそれぞれ対応する中空ポストを含み、前記回路基板は、前記受入穴に対応する位置に、第3の貫通穴を形成し、前記貫通穴の両側に、それぞれ、前記回路基板の前後両面を貫通する湾曲通路が形成され、前記センサの数は2つであり、前記2つのセンサは、それぞれ、前記湾曲通路に取り付けられることが好ましい。
前記ステータコアの前記受入穴の後方に、回路基板が配設され、前記回路基板は、前記第1の貫通穴にそれぞれ対応する中空ポストを含み、前記回路基板は、前記受入穴に対応する位置に、第3の貫通穴を形成し、前記貫通穴の両側に、それぞれ、前記回路基板の前後両面を貫通する湾曲通路が形成され、前記センサの数は2つであり、前記2つのセンサは、それぞれ、前記湾曲通路に取り付けられることが好ましい。
[0020]
前記回路基板の後方に、第1の支持ブラケットが配設され、前記第1の支持ブラケットに対応する前記ステータコアの他方側に、第2の支持ブラケットが配設され、前記第1の支持ブラケット及び前記第2の支持ブラケットは、それぞれ、前記受入穴に対応する位置に、第4の貫通穴及び第5の貫通穴を形成し、前記第1の支持ブラケット及び前記第2の支持ブラケットの前記第4及び第5の貫通穴の各々に、軸受が配設され、回転軸が、前記軸受を貫通することが好ましい。
前記回路基板の後方に、第1の支持ブラケットが配設され、前記第1の支持ブラケットに対応する前記ステータコアの他方側に、第2の支持ブラケットが配設され、前記第1の支持ブラケット及び前記第2の支持ブラケットは、それぞれ、前記受入穴に対応する位置に、第4の貫通穴及び第5の貫通穴を形成し、前記第1の支持ブラケット及び前記第2の支持ブラケットの前記第4及び第5の貫通穴の各々に、軸受が配設され、回転軸が、前記軸受を貫通することが好ましい。
[0021]
前記第1の支持ブラケット及び前記第2の支持ブラケットは、それぞれ、前記第1の貫通穴に対応する位置に、第6の貫通穴及び第7の貫通穴を形成し、固締手段が、前記第1の貫通穴、第6の貫通穴及び第7の貫通穴を貫通して延在し、前記第1及び第2の支持ブラケットを、前記ステータコアに固締することが好ましい。
前記第1の支持ブラケット及び前記第2の支持ブラケットは、それぞれ、前記第1の貫通穴に対応する位置に、第6の貫通穴及び第7の貫通穴を形成し、固締手段が、前記第1の貫通穴、第6の貫通穴及び第7の貫通穴を貫通して延在し、前記第1及び第2の支持ブラケットを、前記ステータコアに固締することが好ましい。
[0022]
前記受入穴の前記内周面は、円筒面上に位置し、前記円筒面の中心線は、前記回転軸の軸線と一致することが好ましい。
前記受入穴の前記内周面は、円筒面上に位置し、前記円筒面の中心線は、前記回転軸の軸線と一致することが好ましい。
[0023]
前記センサの数は2つであり、前記センサ及び前記位置決めスロットは、前記ロータの周方向に交互に配置されることが好ましい。
前記センサの数は2つであり、前記センサ及び前記位置決めスロットは、前記ロータの周方向に交互に配置されることが好ましい。
[0024]
前記回転軸に対して垂直な断面において、前記ステータ極は、前記受入穴の周囲に、閉じた環状構造を形成することが好ましい。
前記回転軸に対して垂直な断面において、前記ステータ極は、前記受入穴の周囲に、閉じた環状構造を形成することが好ましい。
[0025]
前記受入穴の内周面に、2つの位置決めスロットが形成され、前記2つの位置決めスロットは、前記受入穴の中心に関して対称であることが好ましい。
前記受入穴の内周面に、2つの位置決めスロットが形成され、前記2つの位置決めスロットは、前記受入穴の中心に関して対称であることが好ましい。
[0026]
前記ロータは、2方向に始動可能であることが好ましい。
前記ロータは、2方向に始動可能であることが好ましい。
[0027]
前記回転軸に対して垂直な断面において、前記ステータコアは、4辺を有する矩形状構成であり、前記ステータ極は、協働して、前記辺の1つを成すことが好ましい。
前記回転軸に対して垂直な断面において、前記ステータコアは、4辺を有する矩形状構成であり、前記ステータ極は、協働して、前記辺の1つを成すことが好ましい。
[0028]
上記に鑑みて、本発明の単相ブラシレスモータのステータは、ロータが配設される受入穴を形成する。ステータコアは、受入穴の周囲に、閉じた環状構造を形成し、これにより、磁束の分布を向上させ、コギングトルクを効果的に低減する。受入穴の内周面に、受入穴の中心に関して対称な2つの位置決めスロットを形成することによって、回転体のN極とS極との接合部は、ロータが初期状態のとき、位置決めスロットに対応する位置に回転する。この位置では、ロータの永久磁極とステータ極との間の磁気吸引力は、最大であり、これらの極は、最も安定した状態である。位置決めスロットの位置を変えることによって、ロータの初期位置を変えることができる。更に、ステータ巻線の電流方向を変えることによって、ロータの時計回りの回転又は反時計回りの回転を行うことができる。本発明の単相ブラシレスモータは、くま取り磁極モータと比較して、動作効率が高く、回転速度範囲が広い。
上記に鑑みて、本発明の単相ブラシレスモータのステータは、ロータが配設される受入穴を形成する。ステータコアは、受入穴の周囲に、閉じた環状構造を形成し、これにより、磁束の分布を向上させ、コギングトルクを効果的に低減する。受入穴の内周面に、受入穴の中心に関して対称な2つの位置決めスロットを形成することによって、回転体のN極とS極との接合部は、ロータが初期状態のとき、位置決めスロットに対応する位置に回転する。この位置では、ロータの永久磁極とステータ極との間の磁気吸引力は、最大であり、これらの極は、最も安定した状態である。位置決めスロットの位置を変えることによって、ロータの初期位置を変えることができる。更に、ステータ巻線の電流方向を変えることによって、ロータの時計回りの回転又は反時計回りの回転を行うことができる。本発明の単相ブラシレスモータは、くま取り磁極モータと比較して、動作効率が高く、回転速度範囲が広い。
[0044]
ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本発明の実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。
ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本発明の実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。
[0045]
図3〜図6を参照すると、本発明は、ファンなどの器具に適用可能な単相ブラシレスモータを提供するものである。このモータは、ステータ1と、ステータ1内に配設されるロータ3と、ロータ3の外周に沿って配設されるセンサ5とを含む。
図3〜図6を参照すると、本発明は、ファンなどの器具に適用可能な単相ブラシレスモータを提供するものである。このモータは、ステータ1と、ステータ1内に配設されるロータ3と、ロータ3の外周に沿って配設されるセンサ5とを含む。
[0046]
特に、ステータ1は、磁気伝導性材料からなるステータコア11を含む。この実施形態では、ステータコアは、2つの部分、すなわち、本体と、ステータ本体に連結される連結部材17とからなる。連結部材17の周囲に、コイルボビン13が取り付けられ、コイルボビン13の周りに、ステータ巻線15が巻き付けられる。代替例として、ステータコアは、1つの一体部分にすることができる。
特に、ステータ1は、磁気伝導性材料からなるステータコア11を含む。この実施形態では、ステータコアは、2つの部分、すなわち、本体と、ステータ本体に連結される連結部材17とからなる。連結部材17の周囲に、コイルボビン13が取り付けられ、コイルボビン13の周りに、ステータ巻線15が巻き付けられる。代替例として、ステータコアは、1つの一体部分にすることができる。
[0047]
ロータ3は、ロータ本体33と、ロータ本体33に配設される回転軸31とを含む。ロータ本体33は、永久磁石材料からなる永久磁極を備える。
ロータ3は、ロータ本体33と、ロータ本体33に配設される回転軸31とを含む。ロータ本体33は、永久磁石材料からなる永久磁極を備える。
[0048]
ステータコア11は、1対のステータ極を備え、1対のステータ極は、協働して、両者間に受入穴111を形成する。受入穴111は、ステータコア11の前後両面を軸方向に貫通する。ロータ本体33は、受入穴111に配設される。受入穴111の内周面に、2つの位置決めスロット113が形成され、2つの位置決めスロット113は、受入穴111の中心に関して対称であり、好ましくは、ステータコア11の前後両面を貫通する。位置決めスロット113は、軸方向に連続的に延在することが好ましい。代替例として、位置決めスロット113は、不連続に延在する。回転軸31に対して垂直な断面において、ステータコア11の前記2つの部分は、閉じた矩形状構成を形成することが好ましい。ステータコア11は、受入穴111の周囲に、閉じた環状構造を形成する。受入穴111の内周面は、円筒面上に位置し、円筒面の軸方向の中心線は、回転軸31の軸線と一致することが好ましい。このように、ステータコア11及びロータ3は、両者間に空隙を形成し、この空隙は、位置決めスロット113の領域を除いて、均一であることが好ましい。
ステータコア11は、1対のステータ極を備え、1対のステータ極は、協働して、両者間に受入穴111を形成する。受入穴111は、ステータコア11の前後両面を軸方向に貫通する。ロータ本体33は、受入穴111に配設される。受入穴111の内周面に、2つの位置決めスロット113が形成され、2つの位置決めスロット113は、受入穴111の中心に関して対称であり、好ましくは、ステータコア11の前後両面を貫通する。位置決めスロット113は、軸方向に連続的に延在することが好ましい。代替例として、位置決めスロット113は、不連続に延在する。回転軸31に対して垂直な断面において、ステータコア11の前記2つの部分は、閉じた矩形状構成を形成することが好ましい。ステータコア11は、受入穴111の周囲に、閉じた環状構造を形成する。受入穴111の内周面は、円筒面上に位置し、円筒面の軸方向の中心線は、回転軸31の軸線と一致することが好ましい。このように、ステータコア11及びロータ3は、両者間に空隙を形成し、この空隙は、位置決めスロット113の領域を除いて、均一であることが好ましい。
[0049]
図6に示すように、位置決めスロット113の断面は、概ね矩形状であり、回転軸31に対して垂直な断面内に位置することができる。位置決めスロット113及び位置決めスロット113に隣接するステータコア11の外縁は、同じ方向に延在する。代替例として、位置決めスロット113の断面は、概ね湾曲させることができ、2つの位置決めスロット113は、それぞれ、ロータの直径の延長線上に直径方向に配設される。この実施形態では、ステータコア11は、概ね正方形状であり、受入穴及びロータは、正方形の1辺に配設され、位置決めスロット113の位置は、当該1辺の幅方向の中心からそれている。
図6に示すように、位置決めスロット113の断面は、概ね矩形状であり、回転軸31に対して垂直な断面内に位置することができる。位置決めスロット113及び位置決めスロット113に隣接するステータコア11の外縁は、同じ方向に延在する。代替例として、位置決めスロット113の断面は、概ね湾曲させることができ、2つの位置決めスロット113は、それぞれ、ロータの直径の延長線上に直径方向に配設される。この実施形態では、ステータコア11は、概ね正方形状であり、受入穴及びロータは、正方形の1辺に配設され、位置決めスロット113の位置は、当該1辺の幅方向の中心からそれている。
[0050]
この実施形態では、単相ブラシレスモータは、2極単相ブラシレス直流モータである。また、図6及び図15を参照すると、位置決めスロット113が存在するので、ステータ巻線15が付勢されていない状態で、ロータ本体33のN極とS極との接合部が、位置決めスロット113に対応する位置に回転すると、ロータの永久磁石とステータコア11との間の磁気吸引力は最大値になり、ロータは最も安定した状態であり、これにより、ロータ本体33のN極とS極との接合部は、位置決めスロット113に対応する位置に停止することができる。すなわち、ロータの永久磁極の中心は、それぞれ、対応するステータ極の中心からそれる。更に、位置決めスロット113の位置を変えることによって、ロータ本体33の停止位置、すなわち、初期位置を変えることができる。更に、ステータ巻線15が付勢されると、ロータ本体33は、ステータ巻線15の電流方向に応じて、時計回り方向又は反時計回り方向に回転することができる。電流方向を変えることによって、ロータ本体33の回転方向を変えることができ、これによって、単相ブラシレス直流モータの両方向回転を行うことができる。
この実施形態では、単相ブラシレスモータは、2極単相ブラシレス直流モータである。また、図6及び図15を参照すると、位置決めスロット113が存在するので、ステータ巻線15が付勢されていない状態で、ロータ本体33のN極とS極との接合部が、位置決めスロット113に対応する位置に回転すると、ロータの永久磁石とステータコア11との間の磁気吸引力は最大値になり、ロータは最も安定した状態であり、これにより、ロータ本体33のN極とS極との接合部は、位置決めスロット113に対応する位置に停止することができる。すなわち、ロータの永久磁極の中心は、それぞれ、対応するステータ極の中心からそれる。更に、位置決めスロット113の位置を変えることによって、ロータ本体33の停止位置、すなわち、初期位置を変えることができる。更に、ステータ巻線15が付勢されると、ロータ本体33は、ステータ巻線15の電流方向に応じて、時計回り方向又は反時計回り方向に回転することができる。電流方向を変えることによって、ロータ本体33の回転方向を変えることができ、これによって、単相ブラシレス直流モータの両方向回転を行うことができる。
[0051]
更に、受入穴111に対応するステータコア11の外周面は、複数対の凹部115を形成し、これらの凹部115は、受入穴111の中心に関して対称であり、好ましくは、ステータコア11の前後両面を貫通する。凹部115を設けると、ステータコア11は、凹部115に対応する領域に、磁気抵抗が大きい磁気ブリッジを形成し、これにより、磁路を塞ぐことによって、磁束漏れを低減し、ひいては、磁界の利用率を高める。隣接する位置決めスロット113の間に、凹部115の少なくとも1つが配設される。隣接する位置決めスロット113の間の凹部115の数は、特定の値に限定されるものではない。隣接する位置決めスロット113の間に、それぞれ異なる深さを有する複数の凹部115が配設されて、異なる凹部115に対応する領域に形成される磁気ブリッジが、それぞれ異なる磁気抵抗を有するようになっていることが好ましい。
更に、受入穴111に対応するステータコア11の外周面は、複数対の凹部115を形成し、これらの凹部115は、受入穴111の中心に関して対称であり、好ましくは、ステータコア11の前後両面を貫通する。凹部115を設けると、ステータコア11は、凹部115に対応する領域に、磁気抵抗が大きい磁気ブリッジを形成し、これにより、磁路を塞ぐことによって、磁束漏れを低減し、ひいては、磁界の利用率を高める。隣接する位置決めスロット113の間に、凹部115の少なくとも1つが配設される。隣接する位置決めスロット113の間の凹部115の数は、特定の値に限定されるものではない。隣接する位置決めスロット113の間に、それぞれ異なる深さを有する複数の凹部115が配設されて、異なる凹部115に対応する領域に形成される磁気ブリッジが、それぞれ異なる磁気抵抗を有するようになっていることが好ましい。
[0052]
また、図6及び図7を参照すると、連結部材17は、コイルボビン13の両端を越えて突出する。連結部材17は、ステータコア11の本体に対して着脱可能であり、ステータ巻線15をコイルボビン13に巻き付け易くする。コイルボビン13は、プラスチックなどの絶縁材料からなる。連結部材17は、ステータコア11と一体に形成することもできるものと理解される。
また、図6及び図7を参照すると、連結部材17は、コイルボビン13の両端を越えて突出する。連結部材17は、ステータコア11の本体に対して着脱可能であり、ステータ巻線15をコイルボビン13に巻き付け易くする。コイルボビン13は、プラスチックなどの絶縁材料からなる。連結部材17は、ステータコア11と一体に形成することもできるものと理解される。
[0053]
ステータコア11において、受入穴111の2つの側の各々に対応する領域に、第1の貫通穴114及び第2の貫通穴116が形成される。特に、回転軸31に対して垂直な断面において、各第1の貫通穴114は、1つの対応する位置決めスロット113の延長線上に位置する。第1の貫通穴114を用いて、回路基板6、第1の支持ブラケット7、及び第2の支持ブラケット9を固定する。第2の貫通穴116を用いて、ファン用の単相ブラシレスモータを、所定の位置に、ねじ固定する。また、図8を参照すると、ステータコア11の受入穴111の後方に、回路基板6が配設される。回路基板6は、第1の貫通穴114にそれぞれ対応する中空ポスト64を含む。回路基板6は、受入穴111に対応する位置に、第3の貫通穴62を形成する。貫通穴62の両側に、それぞれ、回路基板6の前後両面を貫通する湾曲通路61が形成される。センサ5の数は2つであり、2つのセンサ5は、両方とも、回路基板に取り付けられ、それぞれ、湾曲通路61を貫通して延在する。センサ5及び位置決めスロット113は、ロータ3の周方向に交互に配置される。ロータ本体33が、時計回り方向又は反時計回り方向にそれぞれ回転すると、センサ5を用いて、ロータ本体33の位置を検知する。センサ5は、ホールセンサ又は他の適当な型のセンサでもよいものと理解される。
ステータコア11において、受入穴111の2つの側の各々に対応する領域に、第1の貫通穴114及び第2の貫通穴116が形成される。特に、回転軸31に対して垂直な断面において、各第1の貫通穴114は、1つの対応する位置決めスロット113の延長線上に位置する。第1の貫通穴114を用いて、回路基板6、第1の支持ブラケット7、及び第2の支持ブラケット9を固定する。第2の貫通穴116を用いて、ファン用の単相ブラシレスモータを、所定の位置に、ねじ固定する。また、図8を参照すると、ステータコア11の受入穴111の後方に、回路基板6が配設される。回路基板6は、第1の貫通穴114にそれぞれ対応する中空ポスト64を含む。回路基板6は、受入穴111に対応する位置に、第3の貫通穴62を形成する。貫通穴62の両側に、それぞれ、回路基板6の前後両面を貫通する湾曲通路61が形成される。センサ5の数は2つであり、2つのセンサ5は、両方とも、回路基板に取り付けられ、それぞれ、湾曲通路61を貫通して延在する。センサ5及び位置決めスロット113は、ロータ3の周方向に交互に配置される。ロータ本体33が、時計回り方向又は反時計回り方向にそれぞれ回転すると、センサ5を用いて、ロータ本体33の位置を検知する。センサ5は、ホールセンサ又は他の適当な型のセンサでもよいものと理解される。
[0054]
また、図9及び図10を参照すると、回路基板6の後方に、第1の支持ブラケット7が配設され、第1の支持ブラケット7に対応するステータコア11の他方側に、第2の支持ブラケット9が配設される。第1の支持ブラケット7及び第2の支持ブラケット9は、それぞれ、受入穴111に対応する位置に、第4の貫通穴71及び第5の貫通穴91を形成し、且つ、それぞれ、第1の貫通穴114に対応する位置に、第6の貫通穴72及び第7の貫通穴92を形成する。
また、図9及び図10を参照すると、回路基板6の後方に、第1の支持ブラケット7が配設され、第1の支持ブラケット7に対応するステータコア11の他方側に、第2の支持ブラケット9が配設される。第1の支持ブラケット7及び第2の支持ブラケット9は、それぞれ、受入穴111に対応する位置に、第4の貫通穴71及び第5の貫通穴91を形成し、且つ、それぞれ、第1の貫通穴114に対応する位置に、第6の貫通穴72及び第7の貫通穴92を形成する。
[0055]
第3の貫通穴62、第4の貫通穴71及び第5の貫通穴91は、互いに位置合わせされて、回転軸31を貫通させる。第1の支持ブラケット7、回路基板6及び第2の支持ブラケット9は、第6の貫通穴72、中空ポスト64、第1の貫通穴114及び第7の貫通穴92を貫通するボルトによって、ステータコア11に固定される。
第3の貫通穴62、第4の貫通穴71及び第5の貫通穴91は、互いに位置合わせされて、回転軸31を貫通させる。第1の支持ブラケット7、回路基板6及び第2の支持ブラケット9は、第6の貫通穴72、中空ポスト64、第1の貫通穴114及び第7の貫通穴92を貫通するボルトによって、ステータコア11に固定される。
[0056]
第1の支持ブラケット7及び第2の支持ブラケット9の第4及び第5の貫通穴71,91の各々に、軸受2が配設されて、回転軸31を貫通させ、回転軸31を支持する。
第1の支持ブラケット7及び第2の支持ブラケット9の第4及び第5の貫通穴71,91の各々に、軸受2が配設されて、回転軸31を貫通させ、回転軸31を支持する。
[0057]
図11は、本発明の単相ブラシレスモータの性能パラメータを示す表である。図11及び図2のデータの比較から分かるように、本発明の単相ブラシレスモータは、既存のくま取り磁極モータよりも、動作効率が明らかに高い。図12は、本発明の単相ブラシレスモータのコギングトルクの波形図である。図12から分かるように、本発明の単相ブラシレスモータは、コギングトルクが小さい。
図11は、本発明の単相ブラシレスモータの性能パラメータを示す表である。図11及び図2のデータの比較から分かるように、本発明の単相ブラシレスモータは、既存のくま取り磁極モータよりも、動作効率が明らかに高い。図12は、本発明の単相ブラシレスモータのコギングトルクの波形図である。図12から分かるように、本発明の単相ブラシレスモータは、コギングトルクが小さい。
[0058]
図13は、本発明の単相ブラシレスモータの磁束密度を示し、図14は、本発明の単相ブラシレスモータの磁束密度のデータ分布を示す。図13及び図14から分かるように、ステータコア11の受入穴111の内周面に、受入穴111の中心に関して対称な2つの位置決めスロット113を配設すると、ファン用の単相ブラシレスモータの磁束密度は、著しく向上され、一様な分布である。
図13は、本発明の単相ブラシレスモータの磁束密度を示し、図14は、本発明の単相ブラシレスモータの磁束密度のデータ分布を示す。図13及び図14から分かるように、ステータコア11の受入穴111の内周面に、受入穴111の中心に関して対称な2つの位置決めスロット113を配設すると、ファン用の単相ブラシレスモータの磁束密度は、著しく向上され、一様な分布である。
[0059]
要するに、本発明の単相ブラシレスモータのステータは、ロータが配設される受入穴を形成する。ステータコアは、受入穴の周囲に、閉じた環状構造を形成し、これにより、磁束密度の分布を向上させ、コギングトルクを効果的に低減する。受入穴の内周面に、受入穴の中心に関して対称な2つの位置決めスロットを形成することによって、回転体のN極とS極との接合部は、ロータが初期状態のとき、位置決めスロットに対応する位置に回転する。この位置では、ロータ本体とステータコアとの間の磁気吸引力は、最大であり、ロータ本体及びステータコアは、最も安定した状態である。位置決めスロットの位置を変えることによって、ロータ本体の初期位置を変えることができる。更に、ステータ巻線の電流方向を変えることによって、ロータ本体の時計回りの回転又は反時計回りの回転を行うことができる。本発明の単相ブラシレスモータは、くま取り磁極モータと比較して、動作効率が高く、回転速度範囲が広い。
要するに、本発明の単相ブラシレスモータのステータは、ロータが配設される受入穴を形成する。ステータコアは、受入穴の周囲に、閉じた環状構造を形成し、これにより、磁束密度の分布を向上させ、コギングトルクを効果的に低減する。受入穴の内周面に、受入穴の中心に関して対称な2つの位置決めスロットを形成することによって、回転体のN極とS極との接合部は、ロータが初期状態のとき、位置決めスロットに対応する位置に回転する。この位置では、ロータ本体とステータコアとの間の磁気吸引力は、最大であり、ロータ本体及びステータコアは、最も安定した状態である。位置決めスロットの位置を変えることによって、ロータ本体の初期位置を変えることができる。更に、ステータ巻線の電流方向を変えることによって、ロータ本体の時計回りの回転又は反時計回りの回転を行うことができる。本発明の単相ブラシレスモータは、くま取り磁極モータと比較して、動作効率が高く、回転速度範囲が広い。
[0060]
当然、本発明の単相ブラシレスモータは、単相永久磁石同期モータとしても用いることができる。
当然、本発明の単相ブラシレスモータは、単相永久磁石同期モータとしても用いることができる。
[0061]
本出願の説明及び請求項において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「含む(contain)」及び「有する(have)」、並びにその変形形態は、説明する要素の存在を規定するために包括的な意味で使用され、追加の要素の存在を排除するものではない。
本出願の説明及び請求項において、動詞「備える(comprise)」、「含む(include)」、「含む(contain)」及び「有する(have)」、並びにその変形形態は、説明する要素の存在を規定するために包括的な意味で使用され、追加の要素の存在を排除するものではない。
[0062]
本発明は、1つ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者であれば種々の変更が可能であるものと理解される。したがって、本発明の範囲は、請求項を参照して決定される。
本発明は、1つ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者であれば種々の変更が可能であるものと理解される。したがって、本発明の範囲は、請求項を参照して決定される。
1 ステータ
2 軸受
3 ロータ
5 センサ
6 回路基板
7 第1の支持ブラケット
9 第2の支持ブラケット
11 ステータコア
13 コイルボビン
15 ステータ巻線
17 連結部材
31,32 回転軸
33 永久磁極/ロータ本体
61 湾曲通路
62 第3の貫通穴
64 中空ポスト
71 第4の貫通穴
72 第6の貫通穴
91 第5の貫通穴
92 第7の貫通穴
100 ステータ
113 位置決めスロット
114 第1の貫通穴
115 凹部
116 第2の貫通穴
200 ロータ
2 軸受
3 ロータ
5 センサ
6 回路基板
7 第1の支持ブラケット
9 第2の支持ブラケット
11 ステータコア
13 コイルボビン
15 ステータ巻線
17 連結部材
31,32 回転軸
33 永久磁極/ロータ本体
61 湾曲通路
62 第3の貫通穴
64 中空ポスト
71 第4の貫通穴
72 第6の貫通穴
91 第5の貫通穴
92 第7の貫通穴
100 ステータ
113 位置決めスロット
114 第1の貫通穴
115 凹部
116 第2の貫通穴
200 ロータ
Claims (13)
- 磁気伝導性材料からなるステータコア(11)と、前記ステータコア(11)の周りに巻き付けられるステータ巻線(15)とを含むステータ(1)であって、前記ステータコア(11)は、1対のステータ極を備え、前記1対のステータ極は、協働して、両者間に受入穴(111)を形成し、前記ステータ極は、磁気ブリッジを介して、互いに連結され、前記受入穴(111)の内周面に、位置決めスロット(113)が形成される、ステータ(1)と、
前記受入穴(111)に配設される1対の永久磁極(33)を備えるロータ(3)であって、前記位置決めスロットは、前記ステータ巻線が付勢されていないとき、前記永久磁極の中心を、それぞれ、対応するステータ極の中心からそらすように構成且つ設計されている、ロータ(3)と、
前記ロータ(3)の外周に沿って配設されるセンサ(5)と、を備えることを特徴とする単相ブラシレスモータ。 - 前記位置決めスロット(113)の断面は、概ね矩形状であり、回転軸(31)に対して垂直な断面において、前記位置決めスロット(113)及び前記位置決めスロット(113)に隣接する前記ステータコア(11)の外縁は、同じ方向に延在することを特徴とする、請求項1に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記受入穴(111)に対応する前記ステータコア(11)の外周面は、複数の凹部(115)を形成することを特徴とする、請求項1又は2に記載の単相ブラシレスモータ。
- 隣接する位置決めスロット(113)の間に、複数の凹部(115)が配設され、前記複数の凹部(115)は、それぞれ異なる深さを有し、前記ステータコア(11)の前記磁気ブリッジが、前記異なる凹部(115)に対応する異なる位置において、それぞれ異なる磁気抵抗を有するようになっていることを特徴とする、請求項3に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記ステータコア(11)において、前記受入穴(111)の2つの側の各々に対応する領域に、第1の貫通穴(114)が形成され、前記回転軸(31)に対して垂直な断面において、各第1の貫通穴(114)は、1つの対応する位置決めスロット(113)の延長線上に位置することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記ステータコア(11)の前記受入穴(111)の後方に、回路基板(6)が配設され、前記回路基板(6)は、前記第1の貫通穴(114)にそれぞれ対応する中空ポストを含み、前記回路基板(6)は、前記受入穴(111)に対応する位置に、第3の貫通穴(62)を形成し、前記貫通穴(62)の両側に、それぞれ、前記回路基板(6)の前後両面を貫通する湾曲通路(61)が形成され、前記センサ(5)の数は2つであり、前記2つのセンサ(5)は、それぞれ、前記湾曲通路(61)に取り付けられることを特徴とする、請求項5に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記回路基板(6)の後方に、第1の支持ブラケット(7)が配設され、前記第1の支持ブラケット(7)に対応する前記ステータコア(11)の他方側に、第2の支持ブラケット(9)が配設され、前記第1の支持ブラケット(7)及び前記第2の支持ブラケット(9)は、それぞれ、前記受入穴(111)に対応する位置に、第4の貫通穴(71)及び第5の貫通穴(91)を形成し、且つ、それぞれ、前記第1の貫通穴(114)に対応する位置に、第6の貫通穴(72)及び第7の貫通穴(92)を形成し、前記第1の支持ブラケット(7)及び前記第2の支持ブラケット(9)の前記第4及び第5の貫通穴(71,91)の各々に、軸受(2)が配設され、前記ロータは、前記軸受(2)を貫通する回転軸(32)を備え、固締手段が、前記第1の貫通穴(114)、第6の貫通穴(72)及び第7の貫通穴(92)を貫通して延在し、前記第1及び第2の支持ブラケットを、前記ステータコアに固締することを特徴とする、請求項6に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記受入穴(111)の前記内周面は、円筒面上に位置し、前記円筒面の中心線は、前記回転軸(31)の軸線と一致することを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記センサ(5)の数は2つであり、前記センサ(5)及び前記位置決めスロット(113)は、前記ロータ(3)の周方向に交互に配置されることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記回転軸(31)に対して垂直な断面において、前記ステータ極は、前記受入穴(111)の周囲に、閉じた環状構造を形成することを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記受入穴(111)の内周面に、2つの位置決めスロット(113)が形成され、前記2つの位置決めスロットは、前記受入穴(111)の中心に関して対称であることを特徴とする、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記ロータ(3)は、2方向に始動可能であることを特徴とする、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の単相ブラシレスモータ。
- 前記回転軸(31)に対して垂直な断面において、前記ステータコア(11)は、4辺を有する矩形状構成であり、前記ステータ極は、協働して、前記辺の1つを成すことを特徴とする、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の単相ブラシレスモータ。
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