JP2017060388A - 単相永久磁石モータ及びステータコア - Google Patents
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Abstract
【課題】モータの作動の安定性を効果的に向上させ、騒音を低減することができる単相永久磁石モータ及びそのステータコアを提供する。【解決手段】ステータコアは、端部と、第１の極アームと、第２の極アームとを含む。前記第１の極アームは、前記端部から延在し、互いに離間している２つの第１の連結アームと、前記第１の連結アームの端部にそれぞれ形成される２つの第１の極爪とを含む。前記第１の極爪は、両者間に開口部を形成して、互いに離間している。前記第２の極アームは、前記２つの第１の連結アームのそれぞれに軸方向に積み重ねられる２つの第２の連結アームと、前記２つの第２の連結アームの末端にそれぞれ形成される２つの第２の極爪とを含む。前記２つの第２の連結アームは、互いに連結される。【選択図】図２
Description
[0002]
本発明は、単相モータに関し、特に、単相永久磁石モータのステータコアに関する。
本発明は、単相モータに関し、特に、単相永久磁石モータのステータコアに関する。
[0003]
単相永久磁石モータは、通常、ステータコアと、ステータ巻線と、永久磁石ロータとからなる。ステータコアは、略Ｕ字状であり、２つの離間した極アームを含む。各極アームの末端に、極爪が形成される。各極爪の内壁面は、内方に凹んで、円弧極面を形成する。巻線は、極アームの周りに巻き付けられる。ロータは、２つの極爪の間に配設され、円弧極面に面する。この種のモータでは、ステータコアの極アームは、互いに離間され、２つの極爪の間に、大きい開口部が形成されている。開口部によって、ステータとロータとの間に、大きいコギングトルクが生じるので、モータの作動が不安定になり、騒音を発生させる。
単相永久磁石モータは、通常、ステータコアと、ステータ巻線と、永久磁石ロータとからなる。ステータコアは、略Ｕ字状であり、２つの離間した極アームを含む。各極アームの末端に、極爪が形成される。各極爪の内壁面は、内方に凹んで、円弧極面を形成する。巻線は、極アームの周りに巻き付けられる。ロータは、２つの極爪の間に配設され、円弧極面に面する。この種のモータでは、ステータコアの極アームは、互いに離間され、２つの極爪の間に、大きい開口部が形成されている。開口部によって、ステータとロータとの間に、大きいコギングトルクが生じるので、モータの作動が不安定になり、騒音を発生させる。
[0004]
したがって、モータの作動の安定性を効果的に向上させ、騒音を低減することができる単相永久磁石モータ及びそのステータコアが望まれる。
したがって、モータの作動の安定性を効果的に向上させ、騒音を低減することができる単相永久磁石モータ及びそのステータコアが望まれる。
[0005]
一態様では、ステータコアを提供するものであり、このステータコアは、端部と、第１の極アームと、第２の極アームとを含む。前記第１の極アームは、前記端部から延在し、互いに離間している２つの第１の連結アームと、前記第１の連結アームの端部にそれぞれ形成される２つの第１の極爪とを含む。前記第１の極爪は、両者間に開口部を形成して、互いに離間している。前記第２の極アームは、前記２つの第１の連結アームのそれぞれに軸方向に積み重ねられる２つの第２の連結アームと、前記２つの第２の連結アームの末端にそれぞれ形成される２つの第２の極爪とを含む。前記２つの第２の極爪は、互いに連結される。
一態様では、ステータコアを提供するものであり、このステータコアは、端部と、第１の極アームと、第２の極アームとを含む。前記第１の極アームは、前記端部から延在し、互いに離間している２つの第１の連結アームと、前記第１の連結アームの端部にそれぞれ形成される２つの第１の極爪とを含む。前記第１の極爪は、両者間に開口部を形成して、互いに離間している。前記第２の極アームは、前記２つの第１の連結アームのそれぞれに軸方向に積み重ねられる２つの第２の連結アームと、前記２つの第２の連結アームの末端にそれぞれ形成される２つの第２の極爪とを含む。前記２つの第２の極爪は、互いに連結される。
[0006]
前記開口部の幅は、前記連結アームの間の距離よりも小さいことが好ましい。
前記開口部の幅は、前記連結アームの間の距離よりも小さいことが好ましい。
[0007]
各第１の極爪は、前記第１の連結アームから他方の極爪に向かって、側方に延在して、壁部を形成し、前記２つの第１の極爪の前記壁部は、両者間に、前記開口部を形成することが好ましい。
各第１の極爪は、前記第１の連結アームから他方の極爪に向かって、側方に延在して、壁部を形成し、前記２つの第１の極爪の前記壁部は、両者間に、前記開口部を形成することが好ましい。
[0008]
前記第２の極爪は、前記２つの第２の連結アームを連結する壁部を形成し、前記第２の極爪の前記壁部の中央部に、磁気ブリッジが形成されることが好ましい。
前記第２の極爪は、前記２つの第２の連結アームを連結する壁部を形成し、前記第２の極爪の前記壁部の中央部に、磁気ブリッジが形成されることが好ましい。
[0009]
前記磁気ブリッジは、前記開口部と軸線が一致することが好ましい。
前記磁気ブリッジは、前記開口部と軸線が一致することが好ましい。
[0010]
前記磁気ブリッジの外壁面には、溝が形成されることが好ましい。
前記磁気ブリッジの外壁面には、溝が形成されることが好ましい。
[0011]
前記ステータコアは、軸方向に沿って交互に積み重ねられる複数の前記第１の極アーム及び複数の前記第２の極アームを備えることが好ましい。
前記ステータコアは、軸方向に沿って交互に積み重ねられる複数の前記第１の極アーム及び複数の前記第２の極アームを備えることが好ましい。
[0012]
前記ステータコアは、１つの前記第１の極アームと、２つの前記第２の極アームとを備え、前記第１の極アームは、前記２つの第２の極アームの間に挟まれることが好ましい。
前記ステータコアは、１つの前記第１の極アームと、２つの前記第２の極アームとを備え、前記第１の極アームは、前記２つの第２の極アームの間に挟まれることが好ましい。
[0013]
前記ステータコアは、２つの前記第１の極アームと、１つの前記第２の極アームとを備え、前記第２の極アームは、前記第１の極アームの間に挟まれることが好ましい。
前記ステータコアは、２つの前記第１の極アームと、１つの前記第２の極アームとを備え、前記第２の極アームは、前記第１の極アームの間に挟まれることが好ましい。
[0014]
前記端部、前記第１の極アーム及び前記第２の極アームの各々は、複数のラミネーションを積層することによって形成され、互いに機械的に連結され、前記第１の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第１の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、各係止ブロックは、１つの対応する係止溝に係合されて、前記第１の極アームと、前記第２の極アームと、前記端部とを互いに連結することが好ましい。
前記端部、前記第１の極アーム及び前記第２の極アームの各々は、複数のラミネーションを積層することによって形成され、互いに機械的に連結され、前記第１の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第１の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、各係止ブロックは、１つの対応する係止溝に係合されて、前記第１の極アームと、前記第２の極アームと、前記端部とを互いに連結することが好ましい。
[0015]
円弧極面が、内方に凹んで、２つの起動溝を形成し、前記２つの起動溝は、前記極爪の中心軸からオフセットされ、周方向に沿って１８０度間隔に配置されることが好ましい。
円弧極面が、内方に凹んで、２つの起動溝を形成し、前記２つの起動溝は、前記極爪の中心軸からオフセットされ、周方向に沿って１８０度間隔に配置されることが好ましい。
[0016]
別の態様では、本発明は、単相永久磁石モータを提供するものであり、このモータは、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巻線と、ステータに対して相対的に回転可能な永久磁石ロータとを含む。前記ステータコアは、端部と、第１の極アームと、第２の極アームとを有する。前記第１の極アームは、前記端部から延在し、互いに離間している２つの第１の連結アームと、前記第１の連結アームの端部にそれぞれ形成される２つの第１の極爪とを含む。前記第１の極爪は、両者間に開口部を形成して、互いに離間している。前記第２の極アームは、前記２つの第１の連結アームのそれぞれに軸方向に積み重ねられる２つの第２の連結アームと、前記２つの第２の連結アームの末端にそれぞれ形成される２つの第２の極爪とを含む。前記２つの第２の連結アームは、互いに連結される。
別の態様では、本発明は、単相永久磁石モータを提供するものであり、このモータは、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巻線と、ステータに対して相対的に回転可能な永久磁石ロータとを含む。前記ステータコアは、端部と、第１の極アームと、第２の極アームとを有する。前記第１の極アームは、前記端部から延在し、互いに離間している２つの第１の連結アームと、前記第１の連結アームの端部にそれぞれ形成される２つの第１の極爪とを含む。前記第１の極爪は、両者間に開口部を形成して、互いに離間している。前記第２の極アームは、前記２つの第１の連結アームのそれぞれに軸方向に積み重ねられる２つの第２の連結アームと、前記２つの第２の連結アームの末端にそれぞれ形成される２つの第２の極爪とを含む。前記２つの第２の連結アームは、互いに連結される。
[0017]
前記開口部の周方向の幅は、前記円弧極面と前記ロータとの間の前記空隙の幅の４倍よりも小さいことが好ましい。
前記開口部の周方向の幅は、前記円弧極面と前記ロータとの間の前記空隙の幅の４倍よりも小さいことが好ましい。
[0018]
前記開口部の周方向の幅は、前記円弧極面と前記ロータとの間の前記空隙の幅の２倍よりも小さいことが好ましい。
前記開口部の周方向の幅は、前記円弧極面と前記ロータとの間の前記空隙の幅の２倍よりも小さいことが好ましい。
[0025]
各図は、縮尺通りではなく、図全体を通して、例示の目的で、同様の構造又は機能の要素は、概して、同じ符号で表記される点に留意されたい。また、各図は、好ましい実施形態の説明を容易にすることを意図するものにすぎない点にも留意すべきである。各図は、説明された実施形態の全ての態様を示すものではなく、本開示の範囲を限定するものではない。
各図は、縮尺通りではなく、図全体を通して、例示の目的で、同様の構造又は機能の要素は、概して、同じ符号で表記される点に留意されたい。また、各図は、好ましい実施形態の説明を容易にすることを意図するものにすぎない点にも留意すべきである。各図は、説明された実施形態の全ての態様を示すものではなく、本開示の範囲を限定するものではない。
[0026]
図１及び図２は、本発明の一実施形態による単相永久磁石モータを示す。モータは、ステータコア１０と、ステータコア１０の周りに巻き付けられる巻線（図示せず）と、ステータコア１０に回転可能に配設される永久磁石ロータ１２とを含む。各図には、本発明のモータのステータコア１０の構造及び特徴を明瞭に示すために、モータの一部、例えば、巻線、巻線の電流を制御するための制御回路、モータハウジング等を示さないが、公知の単相永久磁石モータのように構成することができる。回転軸は、永久磁石ロータ１２に固定されてこれを貫通して、負荷と連結することができる。巻線が付勢されると、ステータコア１０に、極性が与えられ、永久磁石ロータ１２の磁界と相互に作用して、永久磁石ロータ１２を回転させて、その結果、負荷を作動させる。
図１及び図２は、本発明の一実施形態による単相永久磁石モータを示す。モータは、ステータコア１０と、ステータコア１０の周りに巻き付けられる巻線（図示せず）と、ステータコア１０に回転可能に配設される永久磁石ロータ１２とを含む。各図には、本発明のモータのステータコア１０の構造及び特徴を明瞭に示すために、モータの一部、例えば、巻線、巻線の電流を制御するための制御回路、モータハウジング等を示さないが、公知の単相永久磁石モータのように構成することができる。回転軸は、永久磁石ロータ１２に固定されてこれを貫通して、負荷と連結することができる。巻線が付勢されると、ステータコア１０に、極性が与えられ、永久磁石ロータ１２の磁界と相互に作用して、永久磁石ロータ１２を回転させて、その結果、負荷を作動させる。
[0027]
ステータコア１０は、フェライトなどの軟磁性材料から形成することができる。好ましくは、本実施形態では、ステータコア１０は、Ｕ字状のステータコアであり、端部１４と、端部１４から外方に垂直に延在する極アーム１６とを含む。この実施形態では、極アーム１６は、少なくとも、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０を含む。第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、ロータ１２の軸方向に互いに積み重ねられ、端部１４の同じ側に連結される。この実施形態では、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、別個に形成され、その後、機械的な連結によって、互いに連結される。このように、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０が端部１４に連結される前に、巻き付け工程を完了することができ、これにより、巻き付け工程を、より容易に且つより都合よくする。
ステータコア１０は、フェライトなどの軟磁性材料から形成することができる。好ましくは、本実施形態では、ステータコア１０は、Ｕ字状のステータコアであり、端部１４と、端部１４から外方に垂直に延在する極アーム１６とを含む。この実施形態では、極アーム１６は、少なくとも、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０を含む。第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、ロータ１２の軸方向に互いに積み重ねられ、端部１４の同じ側に連結される。この実施形態では、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、別個に形成され、その後、機械的な連結によって、互いに連結される。このように、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０が端部１４に連結される前に、巻き付け工程を完了することができ、これにより、巻き付け工程を、より容易に且つより都合よくする。
[0028]
好ましくは、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０の各々は、ケイ素鋼板などの複数のラミネーションを積層することによって作製される。各図は、ラミネーションが積層された後の端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０の全体の形状を示しているにすぎず、多数の積層の特定の構造を示すものではない。ラミネーションの組み付けを容易にするため、各ラミネーションには、対応する組立穴２２が形成される。この実施形態では、組立穴２２は、凹み状の止まり穴であり、ラミネーションは、止まり穴に対応する突出部を有する。ラミネーションを積層する際、１つのラミネーションの突出部は、隣接するラミネーションの組立穴に係合されて、両者間を機械的に連結するようになっている。端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、それぞれ、各方法によって形成される。
好ましくは、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０の各々は、ケイ素鋼板などの複数のラミネーションを積層することによって作製される。各図は、ラミネーションが積層された後の端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０の全体の形状を示しているにすぎず、多数の積層の特定の構造を示すものではない。ラミネーションの組み付けを容易にするため、各ラミネーションには、対応する組立穴２２が形成される。この実施形態では、組立穴２２は、凹み状の止まり穴であり、ラミネーションは、止まり穴に対応する突出部を有する。ラミネーションを積層する際、１つのラミネーションの突出部は、隣接するラミネーションの組立穴に係合されて、両者間を機械的に連結するようになっている。端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、それぞれ、各方法によって形成される。
[0029]
この実施形態では、端部１４は、その２つの側に隣接する位置に、２つの係止溝２４を形成する。係止溝２４は、軸方向に沿って、端部１４を貫通して延在する。第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０を含む極アーム１６は、係止溝２４に対応する係止ブロック２６を形成する。係止ブロック２６は、軸方向に沿って、係止溝２４に挿入されて、極アーム１６を端部１４と連結することにより、ステータコア１０を形成する。好ましくは、係止ブロック２６は、ダブテール形状であり、係止溝２４は、係止ブロック２６と一致する形状を有し、係止ブロック２６と係止溝２４との間の連結を強化して、両者間の係合解除を回避するようになっている。別の実施形態では、係止溝２４は、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０に形成することができ、係止ブロック２６は、対応して、端部１４に形成され、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、互いに連結されて、ステータコア１０を形成する。
この実施形態では、端部１４は、その２つの側に隣接する位置に、２つの係止溝２４を形成する。係止溝２４は、軸方向に沿って、端部１４を貫通して延在する。第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０を含む極アーム１６は、係止溝２４に対応する係止ブロック２６を形成する。係止ブロック２６は、軸方向に沿って、係止溝２４に挿入されて、極アーム１６を端部１４と連結することにより、ステータコア１０を形成する。好ましくは、係止ブロック２６は、ダブテール形状であり、係止溝２４は、係止ブロック２６と一致する形状を有し、係止ブロック２６と係止溝２４との間の連結を強化して、両者間の係合解除を回避するようになっている。別の実施形態では、係止溝２４は、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０に形成することができ、係止ブロック２６は、対応して、端部１４に形成され、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、互いに連結されて、ステータコア１０を形成する。
[0030]
第１の極アーム１８は、２つの別個のアーム部２８を含む。２つのアーム部２８は、実質的に同じ構造を有し、互いに離間しており、互いに並列に配設される。各アーム部２８は細長く、第１の連結アーム３０と、端部１４から遠い第１の連結アーム３０の末端に形成される第１の極爪３２とを含む。端部１４に対向する第１の連結アーム３０の他方の末端の端面は、外方に突出して、係止ブロック２６を形成して、端部１４の係止溝２４と連結する。２つのアーム部２８の第１の極爪３２は、互いに対向且つ離間しており、協働して、収容空間を形成して、両者間にロータ１２を収容する。２つの第１の極爪３２の対向する内壁面は、凹んで、第１の円弧極面３４を形成する。第１の円弧極面３４は、ロータ１２の外面に面していて且つこの外面から離間しており、第１の円弧極面３４とロータ１２との間に、空隙が形成されている。
第１の極アーム１８は、２つの別個のアーム部２８を含む。２つのアーム部２８は、実質的に同じ構造を有し、互いに離間しており、互いに並列に配設される。各アーム部２８は細長く、第１の連結アーム３０と、端部１４から遠い第１の連結アーム３０の末端に形成される第１の極爪３２とを含む。端部１４に対向する第１の連結アーム３０の他方の末端の端面は、外方に突出して、係止ブロック２６を形成して、端部１４の係止溝２４と連結する。２つのアーム部２８の第１の極爪３２は、互いに対向且つ離間しており、協働して、収容空間を形成して、両者間にロータ１２を収容する。２つの第１の極爪３２の対向する内壁面は、凹んで、第１の円弧極面３４を形成する。第１の円弧極面３４は、ロータ１２の外面に面していて且つこの外面から離間しており、第１の円弧極面３４とロータ１２との間に、空隙が形成されている。
[0031]
この実施形態では、各第１の極爪３２は、略Ｃ字状であり、２つの周方向の側が、第１の連結アーム３０に対して側方外側に突出して、２つの第１の壁部３６を形成している。第１の壁部３６は、端部１４に対して概ね平行であり、２つの第１の連結アーム３０の間の間隔に配設される。好ましくは、第１の壁部３６の延在する長さは、２つの第１の連結アーム３０の間の間隔の半分よりも小さい。このように、アーム部２８が接合された後、２つの第１の極爪３２の内側（すなわち、端部１４に近い方の側）の２つの第１の壁部３６は、互いに対向して、その末端の間に、開口部３８が形成されており、２つの第１の極爪３２の外側（すなわち、端部１４から遠い方の側）の２つの第１の壁部３６は、互いに対向して、その末端の間に、開口部３８が形成されている。好ましくは、開口部３８は、２つの第１の連結アーム３０の間の間隔の中央部に位置する。開口部３８は、ステータとロータ１２との間の空隙の４倍（好ましくは２倍）よりも小さく、且つ、２つの第１の連結アーム３０の間の間隔よりもずっと小さい幅を有する。
この実施形態では、各第１の極爪３２は、略Ｃ字状であり、２つの周方向の側が、第１の連結アーム３０に対して側方外側に突出して、２つの第１の壁部３６を形成している。第１の壁部３６は、端部１４に対して概ね平行であり、２つの第１の連結アーム３０の間の間隔に配設される。好ましくは、第１の壁部３６の延在する長さは、２つの第１の連結アーム３０の間の間隔の半分よりも小さい。このように、アーム部２８が接合された後、２つの第１の極爪３２の内側（すなわち、端部１４に近い方の側）の２つの第１の壁部３６は、互いに対向して、その末端の間に、開口部３８が形成されており、２つの第１の極爪３２の外側（すなわち、端部１４から遠い方の側）の２つの第１の壁部３６は、互いに対向して、その末端の間に、開口部３８が形成されている。好ましくは、開口部３８は、２つの第１の連結アーム３０の間の間隔の中央部に位置する。開口部３８は、ステータとロータ１２との間の空隙の４倍（好ましくは２倍）よりも小さく、且つ、２つの第１の連結アーム３０の間の間隔よりもずっと小さい幅を有する。
[0032]
第１の極アーム１８の２つの第１の極爪３２が、互いに離間しているので、第１の円弧極面３４は、周方向に不連続であり、磁気漏れを効果的に回避する。更に、第１の極爪３２の２つの側が、第１の壁部３６を形成するので、周方向における第１の円弧極面の中断部の幅、すなわち、開口部３８の周方向の幅は、第１の連結アーム３０の間の間隔よりもずっと小さい。このように、第１の円弧極面３４は、周方向に不連続であるが、中断部の幅は小さく、これにより、磁気漏れが小さくなるか又は全く無くなることによって、モータの効率を確保し、コギングトルクを大いに低減し、ひいては、ロータ１２の安定した回転を確実にする。
第１の極アーム１８の２つの第１の極爪３２が、互いに離間しているので、第１の円弧極面３４は、周方向に不連続であり、磁気漏れを効果的に回避する。更に、第１の極爪３２の２つの側が、第１の壁部３６を形成するので、周方向における第１の円弧極面の中断部の幅、すなわち、開口部３８の周方向の幅は、第１の連結アーム３０の間の間隔よりもずっと小さい。このように、第１の円弧極面３４は、周方向に不連続であるが、中断部の幅は小さく、これにより、磁気漏れが小さくなるか又は全く無くなることによって、モータの効率を確保し、コギングトルクを大いに低減し、ひいては、ロータ１２の安定した回転を確実にする。
[0033]
好ましくは、周方向に沿う第１の円弧極面３４の中断部の幅、すなわち、開口部３８の幅は、第１の円弧極面３４とロータ１２との間の空隙の幅の実質的に２倍である。更に、２つの開口部３８は、互いに異なる幅を有することができる。すなわち、第１の円弧極面３４は、異なる幅で、周方向に沿って、異なる位置で中断することができる。この実施形態では、第１の円弧極面の中断部の最小幅は、第１の円弧極面３４とロータ１２との間の空隙の幅の約２倍であり、これにより、磁気漏れをできるだけ低減しながら、コギングトルクを低減することができる。
好ましくは、周方向に沿う第１の円弧極面３４の中断部の幅、すなわち、開口部３８の幅は、第１の円弧極面３４とロータ１２との間の空隙の幅の実質的に２倍である。更に、２つの開口部３８は、互いに異なる幅を有することができる。すなわち、第１の円弧極面３４は、異なる幅で、周方向に沿って、異なる位置で中断することができる。この実施形態では、第１の円弧極面の中断部の最小幅は、第１の円弧極面３４とロータ１２との間の空隙の幅の約２倍であり、これにより、磁気漏れをできるだけ低減しながら、コギングトルクを低減することができる。
[0034]
好ましくは、第１の円弧極面３４に、内方に凹んだ起動溝３５が形成される。起動溝３５は、第１の極爪３２の中心軸Ｘ（図３）から、或る角度だけオフセットされる。この実施形態では、２つの第１の極爪３２のそれぞれに位置する２つの起動溝３５がある。第１の起動溝３５の一方は、対応する第１の極爪３２の内側の壁部３６に隣接して位置し、他方の起動溝３５は、対応する第１の極爪３２の外側の壁部３６に隣接して位置する。２つの起動溝３５は、周方向に沿って、互いに１８０度間隔に配置される。起動溝３５の存在によって、第１の円弧極面３４とロータ１２との間の空隙を不均一にして、モータの電源が切られて回転を停止すると、ロータ１２の極軸、すなわち、磁極の中心を通る軸は、第１の極爪３２の中心軸Ｘから、或る角度だけオフセットされて、ロータが死点で停止するのを回避することによって、確実に、モータを、付勢時に、成功して始動させることができる。
好ましくは、第１の円弧極面３４に、内方に凹んだ起動溝３５が形成される。起動溝３５は、第１の極爪３２の中心軸Ｘ（図３）から、或る角度だけオフセットされる。この実施形態では、２つの第１の極爪３２のそれぞれに位置する２つの起動溝３５がある。第１の起動溝３５の一方は、対応する第１の極爪３２の内側の壁部３６に隣接して位置し、他方の起動溝３５は、対応する第１の極爪３２の外側の壁部３６に隣接して位置する。２つの起動溝３５は、周方向に沿って、互いに１８０度間隔に配置される。起動溝３５の存在によって、第１の円弧極面３４とロータ１２との間の空隙を不均一にして、モータの電源が切られて回転を停止すると、ロータ１２の極軸、すなわち、磁極の中心を通る軸は、第１の極爪３２の中心軸Ｘから、或る角度だけオフセットされて、ロータが死点で停止するのを回避することによって、確実に、モータを、付勢時に、成功して始動させることができる。
[0035]
この実施形態では、第２の極アーム２０は、略Ｕ字状であり、２つの第２の連結アーム４０と、２つの第２の連結アーム４０の末端に形成される２つの第２の極爪４２とを含む。２つの第２の連結アーム４０は、互いに離間しており、互いに並列に配設される。各第２の連結アーム４０の端面は、外方に突出して、１つの係止ブロック２６を形成して、端部１４の係止溝２４と連結する。２つの極爪４２は、端部１４から遠くに配設され、互いに連結される。連結された極爪４２の中心に、丸穴４３が形成されて、ロータ１２を収容する。丸穴４３の直径は、ロータ１２の外径よりもわずかに大きい。この実施形態では、丸穴４３は、軸方向に沿って、第２の極爪４２を貫通して延在し、丸穴４３の周囲の円周は、閉じている。
この実施形態では、第２の極アーム２０は、略Ｕ字状であり、２つの第２の連結アーム４０と、２つの第２の連結アーム４０の末端に形成される２つの第２の極爪４２とを含む。２つの第２の連結アーム４０は、互いに離間しており、互いに並列に配設される。各第２の連結アーム４０の端面は、外方に突出して、１つの係止ブロック２６を形成して、端部１４の係止溝２４と連結する。２つの極爪４２は、端部１４から遠くに配設され、互いに連結される。連結された極爪４２の中心に、丸穴４３が形成されて、ロータ１２を収容する。丸穴４３の直径は、ロータ１２の外径よりもわずかに大きい。この実施形態では、丸穴４３は、軸方向に沿って、第２の極爪４２を貫通して延在し、丸穴４３の周囲の円周は、閉じている。
[0036]
第２の極爪４２は、丸穴４３を取り囲み、ロータ１２に面する第２の円弧極面４４を形成する。第２の円弧極面４４は、周方向に沿う連続的な円弧面である。好ましくは、２つの第２の極爪４２の第２の円弧極面４４は、協働して、実質的に標準的な円筒面を形成し、これは、ロータ１２と同軸であり、両者間に、連続的な且つ実質的に均一な空隙が形成されている。
第２の極爪４２は、丸穴４３を取り囲み、ロータ１２に面する第２の円弧極面４４を形成する。第２の円弧極面４４は、周方向に沿う連続的な円弧面である。好ましくは、２つの第２の極爪４２の第２の円弧極面４４は、協働して、実質的に標準的な円筒面を形成し、これは、ロータ１２と同軸であり、両者間に、連続的な且つ実質的に均一な空隙が形成されている。
[0037]
２つの第２の円弧極面４４は、内方に凹んで、２つの第２の起動溝４５を形成する。２つの起動溝４５は、第２の極爪４２の中心軸Ｙから、或る角度だけオフセットされ、周方向に沿って、互いに１８０度間隔に配置される。好ましくは、各第２の起動溝４５は、軸方向に、１つの対応する第１の起動溝３５と一致する。第２の極爪４２の第２の円弧極面４４とロータ１２との間の空隙は、第２の起動溝４５の領域で、不均一であり、モータの電源が切られて回転を停止すると、ロータ１２の極軸は、第２の極爪４２の中心軸Ｙから、或る角度だけオフセットされて、ロータが死点で停止するのを回避することによって、確実に、モータを、付勢時に、成功して始動させることができる。
２つの第２の円弧極面４４は、内方に凹んで、２つの第２の起動溝４５を形成する。２つの起動溝４５は、第２の極爪４２の中心軸Ｙから、或る角度だけオフセットされ、周方向に沿って、互いに１８０度間隔に配置される。好ましくは、各第２の起動溝４５は、軸方向に、１つの対応する第１の起動溝３５と一致する。第２の極爪４２の第２の円弧極面４４とロータ１２との間の空隙は、第２の起動溝４５の領域で、不均一であり、モータの電源が切られて回転を停止すると、ロータ１２の極軸は、第２の極爪４２の中心軸Ｙから、或る角度だけオフセットされて、ロータが死点で停止するのを回避することによって、確実に、モータを、付勢時に、成功して始動させることができる。
[0038]
第１の極アーム１８の第１の極爪３２とは異なり、第２の極アーム２０の第２の極爪４２は、互いに連結されて、閉リング構造を形成し、２つの第２の連結アーム４０の間に、第２の壁部４６が形成されている。第２の壁部４６、第２の連結アーム４０及び端部１４は、１つずつ連結されて、ロータ１２を通らない磁路を形成し、これにより、ある程度、磁気漏れを発生させ、ひいては、モータの電力密度を低減する。しかしながら、ロータ１２と組み付けられた後、第２の極アーム２０の第２の円弧極面４４及びロータ１２の外壁面は、両者間に、連続的な空隙を形成し、これにより、コギングトルクを効果的に低減する。これによって、ロータ１２の回転を、より円滑にし、モータの作動時、騒音を低減する。この実施形態では、第２の円弧極面が円筒面なので、第２の円弧極面とロータ１２の外壁面との間の半径方向の距離は、一定である。したがって、起動溝４５の領域を除いて、第２の円弧極面とロータ１２の外壁面との間に、均一な空隙が形成され、これにより、モータの作動時、コギングトルク及び騒音を最大限に低減することができる。
第１の極アーム１８の第１の極爪３２とは異なり、第２の極アーム２０の第２の極爪４２は、互いに連結されて、閉リング構造を形成し、２つの第２の連結アーム４０の間に、第２の壁部４６が形成されている。第２の壁部４６、第２の連結アーム４０及び端部１４は、１つずつ連結されて、ロータ１２を通らない磁路を形成し、これにより、ある程度、磁気漏れを発生させ、ひいては、モータの電力密度を低減する。しかしながら、ロータ１２と組み付けられた後、第２の極アーム２０の第２の円弧極面４４及びロータ１２の外壁面は、両者間に、連続的な空隙を形成し、これにより、コギングトルクを効果的に低減する。これによって、ロータ１２の回転を、より円滑にし、モータの作動時、騒音を低減する。この実施形態では、第２の円弧極面が円筒面なので、第２の円弧極面とロータ１２の外壁面との間の半径方向の距離は、一定である。したがって、起動溝４５の領域を除いて、第２の円弧極面とロータ１２の外壁面との間に、均一な空隙が形成され、これにより、モータの作動時、コギングトルク及び騒音を最大限に低減することができる。
[0039]
好ましくは、各第２の壁部４６の中央部に、磁気ブリッジ４８が形成される。磁気ブリッジ４８は、第２の壁部４６のその他の部分よりも小さい半径方向の幅を有し、磁気漏れを低減する。磁気ブリッジ４８は、２つの第２の連結アーム４０の間の間隔の中央部に対応し、第２の起動溝４５は、磁気ブリッジ４８に隣接して位置する。好ましくは、磁気ブリッジ４８に対応する第２の壁部４６の外壁面に、少なくとも１つの溝４９が形成される。少なくとも１つの溝４９は、軸方向に延在し、軸方向から見て、円弧形又は正方形にすることができる。この実施形態では、溝４９の数は、３つであり、その断面は、半円形である。磁気ブリッジ４８の周方向の幅は、開口部３８の幅よりも大きい。
好ましくは、各第２の壁部４６の中央部に、磁気ブリッジ４８が形成される。磁気ブリッジ４８は、第２の壁部４６のその他の部分よりも小さい半径方向の幅を有し、磁気漏れを低減する。磁気ブリッジ４８は、２つの第２の連結アーム４０の間の間隔の中央部に対応し、第２の起動溝４５は、磁気ブリッジ４８に隣接して位置する。好ましくは、磁気ブリッジ４８に対応する第２の壁部４６の外壁面に、少なくとも１つの溝４９が形成される。少なくとも１つの溝４９は、軸方向に延在し、軸方向から見て、円弧形又は正方形にすることができる。この実施形態では、溝４９の数は、３つであり、その断面は、半円形である。磁気ブリッジ４８の周方向の幅は、開口部３８の幅よりも大きい。
[0040]
図３及び図４を参照すると、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、ロータ１２の軸方向に積み重ねられ、各第１の連結アーム３０は、１つの対応する第２の連結アーム４０に積み重ねられて、協働して、極アーム１６の１つの連結アームを形成する。この実施形態では、極アーム１６の２つの連結アームは、互いに離間しており、互いに並列に配設され、両者間に、巻線空間が形成されている。巻線は、２つの連結アームの周りに巻き付けられる。通常、直列に接続される２つの巻線がある。２つの第１の極爪３２の各々には、１つの第２の極爪４２が積み重ねられて、協働して、極アーム１６の１つの極爪を形成して、ロータ１２と相互に作用する。第１の極爪３２の開口部３８は、軸方向に、第２の極爪４２の磁気ブリッジ４８と一致する。第１の円弧極面３４及び第２の円弧極面４４は、実質的に同軸であり、実質的に同じ直径を有し、協働して、極アーム１６の円弧極面を形成する。第１の円弧極面３４の第１の起動溝３５及び第２の円弧極面４４の第２の起動溝４５は、軸方向に一致する。軸方向に一致する起動溝３５，４５は、同じ形状を有し、協働して、円弧極面の起動溝を形成する。
図３及び図４を参照すると、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、ロータ１２の軸方向に積み重ねられ、各第１の連結アーム３０は、１つの対応する第２の連結アーム４０に積み重ねられて、協働して、極アーム１６の１つの連結アームを形成する。この実施形態では、極アーム１６の２つの連結アームは、互いに離間しており、互いに並列に配設され、両者間に、巻線空間が形成されている。巻線は、２つの連結アームの周りに巻き付けられる。通常、直列に接続される２つの巻線がある。２つの第１の極爪３２の各々には、１つの第２の極爪４２が積み重ねられて、協働して、極アーム１６の１つの極爪を形成して、ロータ１２と相互に作用する。第１の極爪３２の開口部３８は、軸方向に、第２の極爪４２の磁気ブリッジ４８と一致する。第１の円弧極面３４及び第２の円弧極面４４は、実質的に同軸であり、実質的に同じ直径を有し、協働して、極アーム１６の円弧極面を形成する。第１の円弧極面３４の第１の起動溝３５及び第２の円弧極面４４の第２の起動溝４５は、軸方向に一致する。軸方向に一致する起動溝３５，４５は、同じ形状を有し、協働して、円弧極面の起動溝を形成する。
[0041]
本発明のモータの場合、ステータコア１０の極アーム１６は、互いに積み重ねられた第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０によって形成される。したがって、円弧極面は、周方向に連続する第１の軸部と、周方向に沿って不連続な第２の軸部とを有する。連続部分は、第２の円弧極面４４であり、不連続部分は、第１の円弧極面３４である。このように、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、協働して、効率と騒音、すなわち、２つの重要な性能のバランスをとることによって、モータの全体の性能を高める。
本発明のモータの場合、ステータコア１０の極アーム１６は、互いに積み重ねられた第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０によって形成される。したがって、円弧極面は、周方向に連続する第１の軸部と、周方向に沿って不連続な第２の軸部とを有する。連続部分は、第２の円弧極面４４であり、不連続部分は、第１の円弧極面３４である。このように、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、協働して、効率と騒音、すなわち、２つの重要な性能のバランスをとることによって、モータの全体の性能を高める。
[0042]
更に、円弧極面及びロータ１２は、起動溝の領域に、不均一な空隙を形成し、起動溝が無い領域に、均一な空隙を形成し、これにより、ロータの起動の成功を確実にする。上記の実施形態では、起動溝３５，４５は、第１及び第２の円弧極面３４，４４に形成される。いくつかの実施形態では、起動溝３５は、第１の円弧極面３４又は第２の円弧極面４４のみに形成することができる。駆動回路は、モータの起動方向の特定の要件に合うように設計することができることを理解されたい。更に、起動溝３５は、異なる要件を満たすように、種々の長さや深さに変更することができ、例示のような特定の構造に限定されるものではない。
更に、円弧極面及びロータ１２は、起動溝の領域に、不均一な空隙を形成し、起動溝が無い領域に、均一な空隙を形成し、これにより、ロータの起動の成功を確実にする。上記の実施形態では、起動溝３５，４５は、第１及び第２の円弧極面３４，４４に形成される。いくつかの実施形態では、起動溝３５は、第１の円弧極面３４又は第２の円弧極面４４のみに形成することができる。駆動回路は、モータの起動方向の特定の要件に合うように設計することができることを理解されたい。更に、起動溝３５は、異なる要件を満たすように、種々の長さや深さに変更することができ、例示のような特定の構造に限定されるものではない。
[0043]
上記の実施形態では、１つの第１の極アーム１８は、１つの第２の極アーム２０と組み合わせられて、ステータコア１０を形成する。いくつかの他の実施形態では、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、様々なパターンに組み合わせることができる。図５を参照すると、１つの第１の極アーム１８は、２つの第２の極アーム２０と組み合わせることができ、第１の極アーム１８は、２つの第２の極アーム２０の間に挟まれている。代替例として、図６を参照すると、１つの第２の極アーム２０は、２つの第１の極アーム１８と組み合わせることができ、第２の極アーム２０は、２つの第１の極アーム１８の間に挟まれている。別の代替実施形態では、多数の第１の極アーム１８及び多数の第２の極アーム２０が、交互に積み重ねられる。
上記の実施形態では、１つの第１の極アーム１８は、１つの第２の極アーム２０と組み合わせられて、ステータコア１０を形成する。いくつかの他の実施形態では、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、様々なパターンに組み合わせることができる。図５を参照すると、１つの第１の極アーム１８は、２つの第２の極アーム２０と組み合わせることができ、第１の極アーム１８は、２つの第２の極アーム２０の間に挟まれている。代替例として、図６を参照すると、１つの第２の極アーム２０は、２つの第１の極アーム１８と組み合わせることができ、第２の極アーム２０は、２つの第１の極アーム１８の間に挟まれている。別の代替実施形態では、多数の第１の極アーム１８及び多数の第２の極アーム２０が、交互に積み重ねられる。
[0044]
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、以下の特許請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。
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、以下の特許請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。
１０ ステータコア
１２ 永久磁石ロータ
１４ 端部
１６ 極アーム
１８ 第１の極アーム
２０ 第２の極アーム
２２ 組立穴
２４ 係止溝
２６ 係止ブロック
２８ アーム部
３０ 第１の連結アーム
３２ 第１の極爪
３４ 第１の円弧極面
３５ 第１の起動溝
３６ 第１の壁部
３８ 開口部
４０ 第２の連結アーム
４２ 第２の極爪
４３ 丸穴
４４ 第２の円弧極面
４５ 第２の起動溝
４６ 第２の壁部
４８ 磁気ブリッジ
４９ 溝
Ｘ 第１の極爪の中心軸
Ｙ 第２の極爪の中心軸
１２ 永久磁石ロータ
１４ 端部
１６ 極アーム
１８ 第１の極アーム
２０ 第２の極アーム
２２ 組立穴
２４ 係止溝
２６ 係止ブロック
２８ アーム部
３０ 第１の連結アーム
３２ 第１の極爪
３４ 第１の円弧極面
３５ 第１の起動溝
３６ 第１の壁部
３８ 開口部
４０ 第２の連結アーム
４２ 第２の極爪
４３ 丸穴
４４ 第２の円弧極面
４５ 第２の起動溝
４６ 第２の壁部
４８ 磁気ブリッジ
４９ 溝
Ｘ 第１の極爪の中心軸
Ｙ 第２の極爪の中心軸
Claims (14)
- 端部と、
前記端部から延在し、互いに離間している２つの第１の連結アームと、前記第１の連結アームの端部にそれぞれ形成される２つの第１の極爪とを備える第１の極アームであって、前記第１の極爪は、両者間に開口部を形成して、互いに離間している、第１の極アームと、
前記２つの第１の連結アームのそれぞれに軸方向に積み重ねられる２つの第２の連結アームと、前記２つの第２の連結アームの末端にそれぞれ形成される２つの第２の極爪とを備える第２の極アームであって、前記２つの第２の極爪は、互いに連結される、第２の極アームと、
を備えることを特徴とするステータコア。 - 前記開口部の幅は、前記第１の連結アームの間の距離よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載のステータコア。
- 各第１の極爪は、前記第１の連結アームから他方の極爪に向かって、側方に延在して、壁部を形成し、前記２つの第１の極爪の前記壁部は、両者間に、前記開口部を形成することを特徴とする、請求項２に記載のステータコア。
- 前記第２の極爪は、前記２つの第２の連結アームを連結する壁部を形成し、前記第２の極爪の前記壁部の中央部に、磁気ブリッジが形成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のステータコア。
- 前記磁気ブリッジは、前記開口部と軸線が一致することを特徴とする、請求項４に記載のステータコア。
- 前記磁気ブリッジの外壁面には、溝が形成されることを特徴とする、請求項４又は５に記載のステータコア。
- 軸方向に沿って交互に積み重ねられる複数の前記第１の極アーム及び複数の前記第２の極アームを備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のステータコア。
- １つの前記第１の極アームと、２つの前記第２の極アームとを備え、前記第１の極アームは、前記２つの第２の極アームの間に挟まれることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のステータコア。
- ２つの前記第１の極アームと、１つの前記第２の極アームとを備え、前記第２の極アームは、前記第１の極アームの間に挟ま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ステータコア。
- 前記端部、前記第１の極アーム及び前記第２の極アームの各々は、複数のラミネーションを積層することによって形成され、互いに機械的に連結され、前記第１の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第１の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、各係止ブロックは、１つの対応する係止溝に係合されて、前記第１の極アームと、前記第２の極アームと、前記端部とを互いに連結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ステータコア。
- 円弧極面が、内方に凹んで、２つの起動溝を形成し、前記２つの起動溝は、前記極爪の中心軸からオフセットされ、周方向に沿って１８０度間隔に配置され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ステータコア。
- 円弧極面を形成する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のステータコアと、
前記ステータコアの周りに巻き付けられる巻線と、
前記ステータコアに回転可能に配設される永久磁石ロータであって、前記ステータコアの前記円弧極面は、前記円弧極面と前記ロータとの間に空隙を形成して、前記ロータを取り囲む、永久磁石ロータと、
を備えることを特徴とする単相永久磁石モータ。 - 前記開口部の周方向の幅は、前記円弧極面と前記ロータとの間の前記空隙の幅の４倍よりも小さいことを特徴とする、請求項１２に記載の単相永久磁石モータ。
- 前記開口部の周方向の幅は、前記円弧極面と前記ロータとの間の前記空隙の幅の２倍よりも小さいことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の単相永久磁石モータ。
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