JP2017077159A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型でエネルギー変換効率の高いブラシレスモータを提供する。【解決手段】ブラシレスモータが、ステータ及びロータを含む。ステータは、ステータコアと、巻線とを含む。ステータコアは、ヨークと、２つの対向する第１の歯と、２つの第２の歯とを含む。巻線は、２つの第１の歯に巻き回される。第２の歯には、巻線が巻かれない。第１の歯と第２の歯は、交互に配置される。ロータは、第１の歯及び第２の歯の磁極片間に協働的に定められた空間内に受け入れられ、ロータと第１の歯及び第２の歯との間には空隙が形成される。第２の歯は、隣接する第１の歯によって逆の極性を有するように誘起される。第１の歯の磁極片と、隣接する第２の歯の磁極片との間にスロット開口部が形成されることにより、磁気漏れが減少するとともにモータの出力密度が増す。【選択図】図１

Description

本発明は、モータの分野に関し、特にブラシレスモータに関する。

ブラシレスモータは、小型、高信頼性、長寿命及び低騒音という利点があるため広く使用されている。ブラシレスモータのステータは、各々がステータ極を形成する複数のステータ歯を有するステータコアと、ステータ歯にそれぞれ巻き回された巻線とを含む。一般に、所定のサイズのモータでは、ステータ歯の数が多ければ多いほど、隣接するステータ歯間の磁路が短くなり、モータ動作中の鉄損が低下し、エネルギー変換効率が高くなる。しかしながら、ステータ歯の数が多いと巻線材料の消費量が増し、より多くの空間を占め、用途によっては制約されることも多い。

従って、小型でエネルギー変換効率の高いブラシレスモータが望まれている。

ブラシレスモータが、ステータ及びロータを含む。ステータは、ステータコアと、２つの巻線とを含む。ステータコアは、ヨークと、２つの対向する第１の歯と、２つの第２の歯とを含む。巻線は、２つの第１の歯にそれぞれ巻き回される。第２の歯には、巻線が巻かれない。第１の歯と第２の歯は、交互に配置される。ロータは、第１の歯及び第２の歯の磁極片によって協働的に囲まれた空間内に受け入れられる。ロータの外周面と、第１の歯及び第２の歯のそれぞれの磁極面との間には、空隙が形成される。各空隙は、第１の歯及び第２の歯のうちの対応する歯の中心線に関して非対称である。

本発明の１つの実施形態によるブラシレスモータを示す図である。 図１に示すブラシレスモータのステータコア、第１の支持ブラケット及び第２の支持ブラケットの分解図である。 図１に示すブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 図１に示すブラシレスモータの取り付けブラケットの分解図である。 図１に示すブラシレスモータにおいて使用するロータの分解図である。 図１に示すブラシレスモータに適用できる別のロータの分解図である。 本発明の第２の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 図７に示すブラシレスモータに適用できるロータの第１の実装の分解図である。 図７に示すブラシレスモータに適用できるロータの第２の実装の分解図である。 本発明の第３の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 本発明の第４の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 本発明の第５の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 図１２に示すステータコアの斜視図である。 本発明の第６の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 図１４に示すステータコアの斜視図である。 本発明の第７の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 本発明の第８の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 本発明の第９の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 図１８に示すステータコアの斜視図である。 本発明の第１０の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 図２０に示すステータコアの斜視図である。 図２０に示すステータコアの別の積み重ね方法の斜視図である。 本発明の第１１の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 図２３に示すステータコアの斜視図である。 本発明の第１２の実施形態によるブラシレスモータのステータコア及びロータの平面図である。 図２５に示すステータコアの斜視図である。 図２０に示すステータコアの別の積み重ね方法の斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、本発明のブラシレスモータ５００は、ステータ１００と、ステータ１００に対して回転自在なロータ２００とを含む。

ステータ１００は、ステータコア１０１と、ステータコア１０１に取り付けられたいくつかの取り付けブラケット１１２と、取り付けブラケット１１２にそれぞれ巻き回されたいくつかの巻線１０２と、ステータコア１０１に取り付けられた第１の支持ブラケット１０９及び第２の支持ブラケット１１０とを含む。ステータコア１０１は、磁性導電材料で作製される。第１の支持ブラケット１０９及び第２の支持ブラケット１１０は、ロータ２００の回転軸２０１を支持するようにステータコア１０１の２つの軸方向側部にそれぞれ取り付けられる。具体的には、ステータコア１０１は、締結具１１１が貫通できる貫通穴を有する。第１の支持ブラケット１０９及び第２の支持ブラケット１１０は、これらの間にステータコア１０１を挟装固定するように軸方向締結具１１１によって接続される。第１の支持ブラケット１０９及び第２の支持ブラケット１１０の各々は、一体形成部材であることが好ましい。第１の支持ブラケット１０９及び第２の支持ブラケット１１０は、軸受１０９ｂ、１１０ｂをそれぞれ取り付けるための環状ハブ１０９ａ、１１０ａを含む。軸受１０９ｂ、１１０ｂは、ロータ２００がステータ１００に対して回転できるようにロータ２００の回転軸２０１を支持するために使用される。

第１の実施形態
図３に示すように、この実施形態のブラシレスモータは単相ブラシレスモータである。ステータコア１０１は、ヨーク１０３と、２つの対向する第１の歯１０４と、２つの対向する第２の歯１０５とを含む。ヨーク１０３は、２つの第１の歯１０４がそれぞれ従属する２つの弓形の側壁１０３ａと、２つの第２の歯１０５がそれぞれ従属する２つの平坦な側壁１０３ｂとを含む。弓形の側壁１０３ａ及び平坦な側壁１０３ｂは、端部同士が交互に接続されて環状構造を形成する。２つの弓形の側壁１０３ａ及び２つの平坦な側壁１０３ｂは、製造を容易にするために一体形成される。当然ながら、２つの弓形の側壁１０３ａ及び２つの平坦な側壁１０３ｂは、別個に形成することもできる。

この実施形態では、第１の歯１０４と弓形の側壁１０３ａとが別個に形成される。第１の歯１０４の各々は、対応する一方の弓形の側壁１０３ａに凹凸係合構造で接続される。凹凸係合構造は、第１の歯１０４の端部に形成された蟻ほぞ状凸部１２１と、弓形の側壁１０３ａ内に定められた蟻溝状凹部１２２とを含む。蟻ほぞ状凸部１２１は、蟻溝状凹部１２２に係合して、第１の歯１０４と弓形の側壁１０３ａとを係止接続する。第１の歯１０４は、各弓形の側壁１０３ａとそれぞれ一体形成することもできると理解されたい。第２の歯１０５と平坦な側壁１０３ｂとは、それぞれ一体形成される。或いは、第１の歯１０４と弓形の側壁１０３ａが別個に形成され、第２の歯１０５と平坦な側壁１０３ｂも別個に形成される。

図４に示すように、各取り付けブラケット１１２は、上側ブラケット部分１１３及び下側ブラケット部分１１４を含む。上側ブラケット部分１１３及び下側ブラケット部分１１４は、それぞれ第１の歯１０４のうちの一方の歯の２つの対向する軸端に、第１の歯１０４の２つの軸端面をそれぞれ覆うように取り付けられる。上側ブラケット部分１１３は、上側ボビング（ｕｐｐｅｒ ｂｏｂｂｉｎｇ）１１３ａと、上側ボビング１１３ａの半径方向外端部から上側ボビング１１３ａの両側に沿って延びる２つのＬ字形の保護板１１３ｂとを含む。下側ブラケット部分１１４は、下側ボビング（ｌｏｗｅｒ ｂｏｂｂｉｎｇ）１１４ａと、下側ボビング１１４ａの半径方向外端部から下側ボビング１１４ａの両側に沿って延びる２つのＬ字形の保護板１１４ｂとを含む。巻線１０２は、上側ボビン部分１１３ａ及び下側ボビン部分１１４ａにそれぞれ巻き回され、取り付けブラケット１１２によってステータコア１０１から絶縁分離される。

巻線１０２は、２つの第１の歯１０４のみに巻かれて、同じ極性の２つの主ステータ極を形成する。２つの第２の歯１０５には巻線１０２が巻かれずに、主極の極性とは逆の極性の２つの補助極を形成する。２つの第１の歯１０４と２つの第２の歯１０５とがヨーク１０３の円周方向に沿って交互に配置されるので、主極と補助極が交互に配置されるようになる。従って、この実施形態のモータ５００は、たった２つの巻線１２０で４つのステータ極を形成することにより、モータ５００の効率を高めながらコストを削減することができる。また、第２の歯１０５には巻線が巻かれないので、第２の歯１０５の長さが短くなり、従って空間を節約することもできる。

各第１の歯１０４は、円周方向に沿ってそれぞれ反対方向に延びる２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂを含み、各第２の歯１０５は、円周方向に沿ってそれぞれ反対方向に延びる２つの補助磁極片１０５ａ、１０５ｂを含む。主磁極片１０４ａ、１０４ｂの半径方向厚さは、その延びる方向に沿って次第に減少する。補助磁極片１０５ａ、１０５ｂの半径方向厚さも、その延びる方向に沿って次第に減少する。隣接する主磁極片の遠位端と補助磁極片の遠位端は互いに分離されて、これらの間にスロット開口部１０６を定める。スロット開口部１０６は、磁気漏れを低減してモータ５００の出力密度を増加させることにより、モータ５０の動作効率を高めることができる。

このモータは単相ブラシレスモータであるため、第１の歯１０４及び第２の歯１０５の各々は、ロータ２００に面する位置決め溝１０８を定める。各第１の歯１０４の位置決め溝１０８は、２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂ間に位置し、第１の歯１０４の円周方向中心線上に位置することが好ましい。各第２の歯１０５の位置決め溝１０８は、２つの補助磁極片１０５ａ、１０５ｂ間に位置し、第２の歯１０５の円周方向中心線上に位置することが好ましい。各位置決め溝１０８は、円弧形の断面を有する。位置決め溝１０８を設けることにより、モータ５００が死点位置で停止するのを効果的に防ぎ、従ってモータ５０の起動能力を高めることができる。さらに、位置決め溝１０８を第１の歯１０４及び第２の歯１０５の円周方向中心線に配置すると、モータ５００に双方向起動能力が与えられる。

ロータ２００は、２つの第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ、１０４ｂと、２つの第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ、１０５ｂとによって協働的に定められた空間内に受け入れられる。ロータ２００の外周面は、同じ円上に位置する。ロータ２００の外周面と、第１の歯１０４及び第２の歯１０５のそれぞれの磁極面との間には、ロータ２００がステータ１００に対して回転できるように空隙１０７が形成される。これらの磁極面は、ロータ２００に面する各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ、１０４ｂ、及び各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ、１０５ｂの端面である。

この実施形態では、空隙１０７の各々が不均一な厚みを有するとともに、第１の歯１０４及び第２の歯１０５のうちの対応する歯の中心線に関して非対称であることにより、モータ５００は、逆の起動方向において異なる起動能力を有するようになる。具体的には、各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの円周方向長さは互いに等しい。主磁極片１０４ａの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である。主磁極片１０４ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面から偏心し、すなわち主磁極片１０４ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心からオフセットされる。また、主磁極片１０４ａの半径方向厚さは、主磁極片１０４ｂの半径方向厚さよりも大きい。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの円周方向長さは互いに等しい。補助磁極片１０５ａの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である。補助磁極片１０５ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面から偏心し、すなわち補助磁極片１０５ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心からオフセットされる。また、補助磁極片１０５ａの半径方向厚さは、補助磁極片１０５ｂの半径方向厚さよりも大きい。不均一な厚みの非対称な空隙１０７を設けることによってコギングトルク曲線が変化し、従ってモータ５００の性能を最適化することができる。

別の実装では、各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの円周方向長さが互いに等しい。各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面は、同じ円周面上には位置するがロータ２００の外周面から偏心し、すなわち主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心からオフセットされる。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの円周方向長さは互いに等しい。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面は、同じ円周面上には位置するがロータ２００の外周面から偏心し、すなわち補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの各磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心からオフセットされる。従って、空隙１０７は不均一な厚みを有し、第１の歯１０４及び第２の歯１０５のうちの対応する歯の中心線に関して非対称である。

さらに別の実装では、各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの円周方向長さが互いに等しくない。各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面は、同じ円周面上には位置するがロータ２００の外周面から偏心し、すなわち主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心からオフセットされる。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの円周方向長さは互いに等しくない。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面は、同じ円周面上には位置するがロータ２００の外周面から偏心し、すなわち補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心からオフセットされる。従って、空隙１０７は不均一な厚みを有し、第１の歯１０４及び第２の歯１０５のうちの対応する歯の中心線に関して非対称である。

スロット開口部１０６は、空隙１０７の最小半径方向厚さの４倍以下の幅を有し、この結果、モータ５００の動作が安定して信頼性が高くなり、起動能力が強くなる。スロット開口部１０６の幅は、空隙１０７の最小半径方向厚さよりも大きく、空隙１０７の最小半径方向厚さの３倍以下であることが好ましい。

図５を参照すると、この実施形態では、ロータ２００が、回転軸２０１と、回転軸２０１に固定されたロータコア２０２と、ロータコア２０２の外周面に取り付けられた複数の永久磁石２０３と、保持部材２０４とを含む。保持部材２０４は、ロータコア２０２の周囲に取り付けられて永久磁石２０３をきつく取り囲み、従って永久磁石２０３が緩まないように保持する。この実施形態では、永久磁石２０３の数が４である。永久磁石２０３は、ロータコア２０２と同じ曲率の円弧形であり、半径方向厚さが等しいことが好ましい。

図６に、別のロータ２００の構造を示す。上記の第１の実施形態とは異なり、保持部材２０４は、樽状の主要部分２０５と、主要部分２０５の両軸端にそれぞれ接続された２つの接続部分２０６とを含む。主要部分２０５は、永久磁石２０３をきつく取り囲み、２つの接続部分２０６は、回転軸２０１に接続される。保持部材２０４は、永久磁石２０３、ロータコア２０２及び軸２０１にオーバーモールドされた一体形成部材であることが好ましい。

第２の実施形態
図７を参照すると、この実施形態は、主に空隙１０７の各々が均一な厚みを有し、第１の歯１０４及び第２の歯１０５のうちの対応する歯の中心線に関して対称である点で第１の実施形態と異なる。従って、コギングトルク及び起動角を規定通りに設計することができ、両方向に同じ起動能力がモータ５００に与えられる。

具体的には、各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの円周方向長さは互いに等しい。各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である同じ円周面上に位置し、すなわち主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心と一致する。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの円周方向長さは互いに等しい。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である同じ円周面上に位置し、すなわち補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心と一致する。

この実施形態では、主磁極片１０４ａ、１０４ｂ及び補助磁極片１０５ａ、１０５ｂの磁極面が、ロータ２００の外周面と同心である同じ円上に位置し、従って全ての空隙１２７が不均一であって厚みが等しい。

図８及び図９を参照すると、この実施形態では、ロータ２００が、回転軸２０１と、回転軸２０１に固定されたロータコア２０２と、ロータコア２０２に埋め込まれた複数の永久磁石２０３とを含む。この実施形態では、永久磁石２０３の数が４である。図８に示すように、各永久磁石２０３は、その円周方向中心から２つの円周方向端部にかけて次第に減少する不均一な軸方向厚さを有する円弧形である。永久磁石の厚みは、均一な軸方向厚さを有することもできると理解されたい。図９に示すように、永久磁石２０３は、厚みが均一な正方形の永久磁石とすることもできると理解されたい。

図９には、別のロータ２００構造を示している。ロータ２００は、主に永久磁石２０３が均一な厚みの正方形である点で図８のロータ２００と異なる。

第３の実施形態
図１０を参照すると、この実施形態は、主に各空隙１０７が均一な厚みを有し、第１の歯１０４及び第２の歯１０５のうちの対応する歯の中心線に関して非対称である点で第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる。

具体的には、各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａの円周方向長さは、第１の歯１０４ｂの主磁極片１０４ｂの円周方向長さよりも大きい。各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である同じ円周面上に位置し、すなわち主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心と一致する。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａの円周方向長さは、第２の歯１０５ｂの補助磁極片１０５ｂの円周方向長さよりも大きい。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である同じ円周面上に位置し、すなわち補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心と一致する。

各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である同じ円周面上に位置し、すなわち主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心と一致する。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの円周方向長さは互いに等しい。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である同じ円周面上に位置し、すなわち補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心と一致する。空隙１０７が均一な厚みを有して非対称であることにより、モータ５００のコギングトルクを最適化できるとともに、モータ５００に一方向の起動能力が与えられる。

ロータ２００の構造は、図８のロータ２００の構造と同様であり、従って本明細書では繰り返さない。モータ５００は、図５及び図６に示すロータ２００を使用することもできると理解されたい。

第４の実施形態
図１１を参照すると、第２の実施形態とは異なり、位置決め溝１０８が、均一な厚みの非対称な空隙１０７が形成されることによってモータ５０に一方向の起動能力が与えられるように、対応する第１の歯１０４及び第２の歯１０５の円周方向中心からオフセットされる。

第５の実施形態
図１２及び図１３を参照すると、第３の実施形態とは異なり、ステータコア１０１が、軸方向に積み重なった第１のステータコア積層体１０１ａ及び第２のステータコア積層体１０１ｂを含む。第１のステータコア積層体１０１ａ及び第２のステータコア積層体１０１ｂの磁極片は、全てが同じ円周方向長さを有するわけではない。従って、第１のステータコア積層体１０１ａ及び第２のステータコア積層体１０１ｂは、スロット開口部１０６が円周方向にジグザグ状に配置される。例えば、第１のステータコア積層体１０１ａの磁極片１０６ａは、第２のステータコア積層体１０１ｂの磁極片１０６ｂ上に積み重なっているが、その円周方向長さは磁極片１０６ｂの円周方向長さよりも小さい。

第１のステータコア積層体１０１ａでは、各歯の２つの磁極片（例えば、第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ、１０４ｂ、又は第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂ）の円周方向長さが等しくないことが好ましい。第２のステータコア積層体１０１ｂの各歯（例えば第１の歯１０４、第２の歯１０５）の２つの磁極片の円周方向長さも等しくない。第１のステータコア積層体１０１ａは、１８０度回転した後には第２のステータコア積層体１０１ｂに変化し、すなわち第１のステータコア積層体１０１ａ及び第２のステータコア積層体１０１ｂは、製造を容易にするために同一構造を有することがさらに好ましい。積み重ねた際には、第１のステータコア１０１ａの各第１の歯１０４の円周方向中心及び各第２の歯１０５の円周方向中心が、第２のステータコア１０１ｂの各第１の歯１０４の円周方向中心及び各第２の歯１０５の円周方向中心に対してモータ５００の軸方向に整列し、この結果、スロット開口部１０６がジグザグ状に配置されて、磁気漏れを避けると同時にモータ５００のコギングトルクを減少させる。第１のステータコア積層体１０１ａ及び／又は第２のステータコア積層体１０１ａの各歯の２つの磁極片の長さが等しくないことにより、非対称な空隙１０７が形成されると理解されたい。また、様々な応用における異なる要件を満たすために、空隙１０７の厚みは均一にすることも、或いは第１の実施形態で説明したような様々な形で不均一にすることもできる。

この実施形態では、ステータコア１０１内で、第１のステータコア積層体１０１ａの１つの層と、第２のステータコア積層体１０１ｂの１つの層とが交互に積み重なる。複数の第１のステータコア積層体１０１ａを複数の第２のステータコア積層体１０１ｂと交互に積み重ねることもできると理解されたい。

第６の実施形態
図１４及び図１５を参照すると、この実施形態のステータコア１０１は、軸方向に積み重なった第１のステータコア積層体１０１ａ及び第２のステータコア積層体１０１ｂを含む。

ステータコア１０１の磁極面は、半径方向にジグザグ状になっている。例えば、第１のステータコア積層体１０１ａでは、第１の歯の主磁極片１０４ａの方が主磁極片１０４ｂよりもロータ２００の近くまで延び、第２の歯の補助磁極片１０５ａの方が補助片１０５ｂよりもロータ２００の近くまで延びる。一方、第２のステータコア積層体１０１ｂでは、第１の歯の主磁極片１０４ｂの方が主磁極片１０４ａよりもロータ２００の近くまで延び、第２の歯の補助磁極片１０５ｂの方が補助片１０５ａよりもロータ２００の近くまで延びる。

第１のステータコア積層体１０１ａは、１８０度回転した後には第２のステータコア積層体１０１ｂに変化し、すなわち第１のステータコア積層体１０１ａ及び第２のステータコア積層体１０１ｂは、製造を容易にするために同一構造を有することが好ましい。積み重ねた際には、第１のステータコア１０１ａの各第１の歯１０４の円周方向中心及び各第２の歯１０５の円周方向中心が、第２のステータコア１０１ｂの各第１の歯１０４の円周方向中心及び各第２の歯１０５の円周方向中心に対してモータ５００の軸方向に整列し、この結果、磁極面がジグザグ状に配置される。第１のステータコア積層体１０１ａ及び／又は第２のステータコア積層体１０１ａの各歯の２つの磁極片がロータ２００から異なる距離だけ離れることにより、非対称で不均一な空隙１０７が形成されると理解されたい。

この実施形態では、ステータコア１０１内で、第１のステータコア積層体１０１ａの１つの層と、第２のステータコア積層体１０１ｂの１つの層とが交互に積み重なる。複数の第１のステータコア積層体１０１ａを複数の第２のステータコア積層体１０１ｂと交互に積み重ねることもできると理解されたい。

第７の実施形態
図１６を参照すると、この実施形態では、第１の実施形態とは異なり、第２の歯１０５と平坦な側壁１０３ｂも別個に形成される。第２の歯１０５の各々は、対応する一方の平坦な側壁１０３ｂに凹凸係合構造で接続される。凹凸係合構造は、第１の歯１０４の端部に形成された蟻ほぞ状凸部１２１と、弓形の側壁１０３ａ内に定められた蟻溝状凹部１２２とを含む。蟻ほぞ状凸部１２３は、蟻溝状凹部１２４に係合して、第２の歯１０５と平坦な側壁１０３ｂとを係止接続する。

主磁極片１０４ａ、１０４ｂの各々は、隣接する補助磁極片１０５ａ、１０５ｂに、主磁極片１０４ａ、１０４ｂ及び補助磁極片１０５ａ、１０５ｂよりも大きな磁気抵抗を有する磁気ブリッジ１１６を通じて接続される。主磁極片１０ａ、１０４ｂと補助磁極片１０５ａ、１０５ｂとの間の磁気ブリッジ１１６は、スロット開口部１０６を含む設計に比べてモータ５００の動作時の振動及び騒音を低減することができる。また、第１の歯１０４と第２の歯１０５との間の相対的位置が保持されるので、巻線１０２の組み立ても容易になる。

各磁気ブリッジ１１６の半径方向外側面には、軸方向に延びる溝１１７が定められる。各磁気ブリッジ１１６における軸方向に延びる溝１１７の数は奇数である。この実施形態では、軸方向に延びる溝１１７の数が３である。軸方向に延びる３つの溝は、磁気ブリッジ１１６の円周方向に間隔を置いて配置される。溝１１７の各々の断面はＵ字形である。溝１１７を設けることにより、磁気ブリッジ１１６の磁気抵抗を高めることができる。

ロータ２００は、内側環状部分１１９によって定められた空間内に受け入れられる。ロータ２００の外周面は、同じ円上に位置する。１つの実施形態では、各第１の歯１０４の２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂが互いに対称であり、２つの主磁極片の磁極面とロータ２００の外周面とが互いに同心であり、各第２の歯１０５の２つの補助磁極片１０５ａ、１０５ｂが互いに対称であり、２つの補助磁極片の磁極面とロータ２００の外周面とが互いに同心であることにより、各第１の歯１０４の２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂとロータ２００との間、及び各第２の歯１０５の２つの補助磁極片１０５ａ、１０５ｂとロータ２００との間に、それぞれ対称な空隙１０７が形成される。

別の実施形態では、各第１の歯１０４の２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂが互いに対称であり、２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂの磁極面とロータ２００の外周面とが互いに偏心し、すなわち２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂの磁極面に関連する円の中心がロータ２００の回転中心からオフセットされ、各第２の歯１０５の２つの補助磁極片１０５ａ、１０５ｂが互いに対称であり、２つの補助磁極片１０５ａ、１０５ｂの磁極面とロータ２００の外周面とが互いに偏心し、すなわち２つの補助磁極片１０５ａ、１０５ｂの磁極面に関連する円の中心がロータ２００の回転中心からオフセットされる。従って、各第１の歯１０４の２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂとロータ２００との間、及び各第２の歯１０５の２つの補助磁極片１０５ａ、１０５ｂとロータ２００との間には、それぞれ不均一な厚みの非対称な空隙１０７が形成される。

ロータ２００は、図５、図６、図８及び図９に示す上述した構造のうちのいずれかとすることができる。

第８の実施形態
図１７を参照すると、第７の実施形態とは異なり、磁気ブリッジ１１６に、軸方向に延びる溝１１７の代わりに軸方向に延びる貫通穴１１８が定められる。貫通穴１１８を設けることにより、同様に磁気抵抗を高めることができる。各磁気ブリッジ１１６における貫通穴１１８の数は奇数である。この実施形態では、貫通穴１１８の数が３である。貫通穴１１８は、磁気ブリッジ１１６の円周方向に沿って間隔を置いて配置される。各貫通穴１１８のうちの中央の穴は切り欠き１０６と連通し、両側の穴よりも直径が大きい。この結果、磁気ブリッジ１１６の中間部分が最大磁気抵抗を有するようになる。

第９の実施形態
図１８及び図１９を参照すると、主磁極片１０４ａ、１０４ｂの各々は、隣接する補助磁極片１０５ａ、１０５ｂに、主磁極片１０４ａ、１０４ｂ及び補助磁極片１０５ａ、１０５ｂよりも大きな磁気抵抗を有する磁気ブリッジ１１６を通じて接続される。一方で、ステータコア１０１は、各磁気ブリッジ１１６に隣接して１又は２以上の切り欠き１０６を定める。各切り欠き１０６の両軸端の少なくとも一方は、対応する１つの磁気ブリッジ１１６によって閉じられる。従って、ロータの磁気ブリッジ１１６の軸方向厚さは、例えば主磁極片１０４ａ、１０４ｂ及び補助磁極片１０５ａ、１０５ｂなどの、ステータコア１０１の他の部分の軸方向厚さよりも小さい。

具体的には、ステータコア１０１は、軸方向に積み重なった第１のステータコア積層体１０１ａ及び第２のステータコア積層体１０１ｂを含む。第１のステータコア１０１ａの各第１の歯１０４の円周方向中心及び各第２の歯１０５の円周方向中心は、第２のステータコア１０１ｂの各第１の歯１０４の円周方向中心及び各第２の歯１０５の円周方向中心に対してモータ５００の軸方向にそれぞれ整列する。第１のステータコア積層体１０１ａでは、第１のステータコア積層体１０１ａの各第１の歯１０４の２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂと、第１のステータコア積層体１０１ａの隣接する第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ、１０５ｂとの間に、それぞれ切り欠き１０６が定められる。第２のステータコア積層体１０１ｂの各第１の歯１０４の２つの主磁極片１０４ａ、１０４ｂは、隣接する第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ、１０５ｂにそれぞれ接続される。

この実施形態では、各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの円周方向長さが互いに等しい。主磁極片１０４ａの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である。主磁極片１０４ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面から偏心し、すなわち主磁極片１０４ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心からオフセットされる。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの円周方向長さは互いに等しい。補助磁極片１０５ａの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である。補助磁極片１０５ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面から偏心し、すなわち補助磁極片１０５ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心からオフセットされる。従って、空隙１０７の各々は不均一な厚みを有し、第１の歯１０４及び第２の歯１０５のうちの対応する歯の中心線に関して非対称であることにより、モータ５００は、逆の起動方向において異なる起動能力を有するようになる。

各磁気ブリッジ１１６の半径方向外側面には、軸方向に延びる溝１１７が定められる。各磁気ブリッジ１１６における軸方向の軸方向に延びる溝１１７の数は奇数である。この実施形態では、軸方向に延びる溝１１７の数が３である。軸方向に延びる３つの溝は、磁気ブリッジ１１６の円周方向に間隔を置いて配置される。溝１１７の各々の断面はＵ字形であることが好ましい。各磁気ブリッジ１１６の軸方向に延びる溝のうちの少なくとも１つは、磁気ブリッジ１１６に隣接する切り欠き１０６に連通する。

この実施形態では、ステータコア１０１内で、第１のステータコア積層体１０１ａの１つの層と、第２のステータコア積層体１０１ｂの１つの層とが交互に積み重なる。複数の第１のステータコア積層体１０１ａを複数の第２のステータコア積層体１０１ｂと交互に積み重ねることもできると理解されたい。

第１０の実施形態
図２０及び図２１を参照し、図７を参照すると、この実施形態は、主に空隙１０７の各々が均一な厚みを有し、第１の歯１０４及び第２の歯１０５のうちの対応する歯の中心線に関して非対称であることにより、モータ５００が逆の起動方向において異なる起動能力を有するようになる点で第１の実施形態と異なる。各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａの円周方向長さは、第１の歯１０４ｂの主磁極片１０４ｂの円周方向長さよりも大きい。各第１の歯１０４の主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である同じ円周面上に位置し、すなわち主磁極片１０４ａ及び１０４ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心と一致する。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａの円周方向長さは、第２の歯１０５ｂの補助磁極片１０５ｂの円周方向長さよりも大きい。各第２の歯１０５の補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面は、ロータ２００の外周面と同心である同じ円周面上に位置し、すなわち補助磁極片１０５ａ及び１０５ｂの磁極面に関連する円の中心は、ロータ２００の回転中心と一致する。

図２２に示すように、ステータコア１０１内では、第１のステータコア積層体１０１ａの１つの層と、第２のステータコア積層体１０１ｂの１つの層とが交互に積み重なることができる。複数の第１のステータコア積層体１０１ａを複数の第２のステータコア積層体１０１ｂと交互に積み重ねることもできると理解されたい。

ロータ２００は、図５、図６、図８及び図９に示す上述した構造のうちのいずれかとすることができる。

第１１の実施形態
図２３及び図２４を参照すると、この実施形態は、主に磁気ブリッジ１１６に、軸方向に延びる溝１１７の代わりに軸方向に延びる貫通穴１１８が定められる点で第１の実施形態と異なる。貫通穴１１８を設けることにより、同様に磁気抵抗を高めることができる。各磁気ブリッジ１１６における貫通穴１１８の数は奇数である。この実施形態では、貫通穴１１８の数が３である。貫通穴１１８は、磁気ブリッジ１１６の円周方向に沿って間隔を置いて配置され、貫通穴１１８のうちの中央の穴の直径は、両側の穴よりも直径が大きい。この結果、磁気ブリッジ１１６の中間部分が最大磁気抵抗を有するようになる。

第１２の実施形態
図２５及び図２６を参照すると、この実施形態は、主に磁気ブリッジ１１６に、軸方向に延びる溝１１７の代わりに軸方向に延びる貫通穴１１８が定められる点で第１の実施形態と異なる。貫通穴１１８を設けることにより、同様に磁気抵抗を高めることができる。各磁気ブリッジ１１６における貫通穴１１８の数は奇数である。この実施形態では、貫通穴１１８の数が３である。貫通穴１１８は、磁気ブリッジ１１６の円周方向に沿って間隔を置いて配置され、貫通穴１１８のうちの中央の穴の直径は、両側の穴よりも直径が大きい。この結果、磁気ブリッジ１１６の中間部分が最大磁気抵抗を有するようになる。

図２７に示すように、ステータコア１０１内では、第１のステータコア積層体１０１ａの１つの層と、第２のステータコア積層体１０１ｂの１つの層とが交互に積み重なることができる。複数の第１のステータコア積層体１０１ａを複数の第２のステータコア積層体１０１ｂと交互に積み重ねることもできると理解されたい。

１又は２以上の好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明したが、当業者であれば様々な修正が可能であると理解すべきである。従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照して決定すべきである。

Claims (10)

1. ブラシレスモータであって、
   ステータと、
   ロータと、
   を備え、
   前記ステータは、ステータコアと、２つの巻線とを有し、前記ステータコアは、
   ヨークと、
   前記ヨークに接続されて前記巻線がそれぞれ巻き回された２つの対向する第１の歯と、
   前記ヨークに接続されて巻線が巻き回されていない２つの第２の歯と、
   を有し、前記第１の歯及び前記第２の歯は、前記ヨークの円周方向に沿って交互に配置され、前記第１の歯の各々は、前記円周方向に沿ってそれぞれ反対方向に延びる２つの主磁極片を含み、前記第２の歯の各々は、前記円周方向に沿ってそれぞれ反対方向に延びる２つの補助磁極片を含み、
   前記ロータは、前記主磁極片と前記補助磁極片とによって協働的に囲まれた空間内に回転自在に受け入れられ、前記ロータの外周面と前記主磁極片及び前記補助磁極片との間に、それぞれ空隙が定められ、前記空隙の各々は、前記第１の歯及び前記第２の歯のうちの対応する歯の中心線に関して非対称である、
   ことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記主磁極片と、隣接する補助磁極片との間に、前記ステータコアを貫通して軸方向に延びる複数のスロット開口部が定められ、前記主磁極片と、前記隣接する補助磁極片とは、前記スロット開口部によって分断され、前記スロット開口部の各々は、前記空隙の最小半径方向厚さよりも大きく該空隙の該最小半径方向厚さの４倍よりも小さな幅を有する、
   請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 各第１の歯の前記主磁極片の円周方向長さは等しくなく、各第２の歯の前記補助磁極片の円周方向長さは等しくない、
   請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。
4. 各第１の歯の前記主磁極片の前記磁極面は、前記ロータの前記外周面から偏心した同じ円周面上に位置し、各第２の歯の前記補助磁極片の前記磁極面は、前記ロータの前記外周面から偏心した同じ円周面上に位置する、
   請求項１、２又は３に記載のブラシレスモータ。
5. 各第１の歯の前記２つの主磁極片のうちの少なくとも一方の主磁極片の前記磁極面は、前記ロータの前記外周面から偏心し、各第２の歯の前記２つの補助磁極片のうちの少なくとも一方の補助磁極片の前記磁極面は、前記ロータの前記外周面から偏心する、
   請求項１、２又は３に記載のブラシレスモータ。
6. 前記第１の歯及び前記第２の歯の各々は、前記ロータに面する位置決め溝を定め、該位置決め溝の各々は、前記第１の歯又は前記第２の歯のうちの対応する歯の円周方向中心からオフセットされる、
   請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。
7. 前記ステータコアは、積み重なった第１のステータコア積層体及び第２のステータコア積層体を含み、該第１のステータコア積層体及び該第２のステータコア積層体は、スロット開口部が円周方向にジグザグ状に配置される、
   請求項２に記載のブラシレスモータ。
8. 前記ステータコアは、積み重なった第１のステータコア積層体及び第２のステータコア積層体を含み、異なるステータコア積層体を用いて形成された前記ステータコアの前記磁極面は、半径方向にジグザグ状である、
   請求項１に記載のブラシレスモータ。
9. 前記第１のステータコア積層体及び前記第２のステータコア積層体は同一の構造を有し、前記第１のステータコア積層体と前記第２のステータコア積層体との間に１８０度の配向差が存在する、
   請求項７又は８に記載のブラシレスモータ。
10. 前記第１の歯と前記ヨークは別個に形成され、前記第１の歯の各々は、凹凸係合構造を用いて前記ヨークに動作可能に接続され、前記凹凸係合構造は、前記第１の歯の端部に形成された蟻ほぞ状凸部と、前記ヨークの内側面に配置されて前記蟻ほぞ状凸部に係合するように適合された蟻溝状凹部とを含む、
    請求項１又は２に記載のブラシレスモータ。