JP2017221100A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＶＨ性能が改善されたモータを提供する。【解決手段】モータは、永久磁石を有するロータと、ステータコアを有するステータとを含む。ステータコアは、磁気ヨーク及び複数のステータ歯を含む。各ステータ歯は、歯部分及び磁極片を含む。隣接する磁極片間に幅Ｃのスロットが定まる。磁極片の１つと永久磁石の対応する１つとの間に最小距離がＤとして定まる。ステータコアの半径方向に沿って、ステータコアのスロットの１つのスロット中央点から空隙中心線までの距離がＢとして定まる。スロット中央点を通るステータコアの軸方向に沿って空隙中心線から対応する１つの永久磁石までの距離がＡとして定まる。Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値は次の公式、Ａ＝Ｂ、Ａ＋Ｂ＝（４〜５）*Ｄ、及びＣ＝（０．９〜１．１）*（Ａ＋Ｂ）を満たす。【選択図】図６

Description

[0002] 本発明は、モータの分野に、特に改善されたモータに関する。

[0003] モータは、電気エネルギを力学的エネルギに変換する機器であり、それは、様々な産業で広く応用されている。モータは、一般にロータ及びステータを含み、ロータは、ロータ及びステータの磁界間の相互作用によって駆動され、ステータに対して回転する。ＮＶＨは騒音、振動及び過酷さの英語による略語である。モータのＮＶＨ性能を改善する方法は、主な調査課題になっている。

[0004] 従って、ＮＶＨ性能が改善されたモータに対する要望がある。

[0005] モータは、永久磁石を有するロータと、ステータコアを有するステータとを含む。ステータコアは、磁気ヨーク及び複数のステータ歯を備える。各ステータ歯は、歯部分及び磁極片を備える。隣接する磁極片間に幅Ｃのスロットが定まる。磁極片の１つと永久磁石の対応する１つとの間の最小距離がＤとして定まる。ステータコアの半径方向に沿ってステータコアのスロットの１つのスロット中央点から空隙中心線までの距離がＢとして定まる。スロット中央点を通るステータコアの軸方向に沿って空隙中心線から対応する１つの永久磁石までの距離がＡとして定まる。Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値は、次の公式Ａ＝Ｂ、Ａ＋Ｂ＝（４〜５）^*Ｄ、及びＣ＝（０．９〜１．１）^*（Ａ＋Ｂ）を満たす。

[0006] 各永久磁石の磁極面は、その円周方向中央に湾曲区分を備え、湾曲区分の両側面にそれぞれ２つの面取りが隣接することが好ましい。

[0007] 湾曲区分の曲率は、磁極片の外端面の曲率と等しいことが好ましい。

[0008] Ｄの値は、磁極片が永久磁石と完全に整列しているとき、磁極片の１つの外端面の中央点と、永久磁石の１つの磁極面の中央点との間の距離と等しいことが好ましい。

[0009] モータは外側ロータ式モータであり、ステータ歯は、磁気ヨークの外周面に配置することが好ましい。

[0010] ステータは、ステータ歯に対応するステータ巻線をさらに含み、各々のステータ巻線は、１つのステータ歯の歯部分に巻き付けることが好ましい。

[0011] ステータはボビンをさらに備え、ボビンは、ステータコアの外側面上に射出成形によって形成され、ステータコアはボビン内に収納され、ボビンの周りに複数のステータ巻線を巻き付けることが好ましい。

[0012] ボビンは、環状フレームと、環状フレームの外周面に接続された複数の巻付けブラケットとを備え、各々の巻付けブラケットは、巻付けブロック及び湾曲バッフルを備え、各々の巻付けブラケットに収容溝が環状フレームに向かって定まり、ステータコアは収容溝に収容され、磁極片の外端面は、湾曲バッフルの外端面と同一平面上にあり、歯部分は巻付けブロックに収容され、磁気ヨークは環状フレームに収容され、ステータ巻線は、巻付けブロックにそれぞれ巻き付けることが好ましい。

[0013] 環状フレームに、ボビンの軸方向に沿って複数の取付穴が定まり、ステータは、外部構成部品に接続するために、対応する取付穴を通過する複数のファスナによって外部構成部品に接続することが好ましい。

[0014] 各々の取付穴に減衰部材が収容され、ステータは、外部構成部品に接続するために、対応する減衰部材を通過するファスナによって外部構成部品に接続することが好ましい。

[0015] ステータは、複数の端子をさらに備え、端子は環状フレームに接続することが好ましい。

[0016] 環状フレームから端子に対応して突出ブロックが突出し、各々の突出ブロックの遠位端に接続溝が定まり、端子は、それぞれ、接続溝に挿入することが好ましい。

[0017] ボビンは中空の収納管をさらに備え、環状フレームは、軸方向に沿って収納管の外周面から延び、収納管の２つの端部に位置決め空間が定まり、各々の位置決め空間は軸受を収納し、ロータは回転軸をさらに備え、回転軸は、その周りに軸受を配置して収納管を通って延びることが好ましい。

[0018] 軸受の少なくとも一方と収納管との間に、リングガスケットを配置することが好ましい。

[0019] ロータはハウジングを備え、ハウジングは端壁及び側壁を備え、端壁及び側壁は協働して収納チャンバの境界を決め、ステータは収納チャンバに収納され、永久磁石は側壁に設置され、回転軸は、端壁を通ってさらに延びかつ端壁に対して固定することが好ましい。

[0020] 回転軸の周りにワッシャを取り付け、ワッシャは、端壁及び軸受の一方との間に配置することが好ましい。

[0021] 端壁のうち側壁から離れた側面から突起が突出し、回転軸は、突起を通って延び、突起に締まりばめすることが好ましい。

[0022] 端壁に複数の熱放散穴が定まることが好ましい。

本発明の１つの実施形態によるモータの斜視図である。 図１に示すモータの分解組立図である。 図１に示されるモータの、別の角度から見た分解組立図である。 図１に示すモータの線ＩＶ−ＩＶに沿って取り出した断面図である。 図１に示すモータの線Ｖ−Ｖに沿って取り出した断面図である。 図５に示す永久磁石及びステータ歯の部分拡大図である。

[0029] 以下に、本発明の実施形態が添付図面を参照して詳細に説明される。

[0030] 本発明の実施形態の技術的解決策が、次に、添付図面を参照して明確かつ完全に説明される。以下に説明する実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく、ほんの一部であることは明らかである。本発明の実施形態に基づき、当業者によって創造的作業なしに得られる他のあらゆる実施形態は、本発明の範囲内に属する。

[0031] ある構成部品が別の構成部品に「固定された」と記載するとき、それは別の構成部品に直接固定することができ、又は中間の構成部品があっても良いことに注意されたい。ある構成部品が別の構成部品に「接続された」と記載するとき、それは別の構成部品に直接接続することができ、又は中間の構成部品があっても良い。ある構成部品が別の構成部品に「配置された」と記載するとき、それは別の構成部品に直接配置することができ、又は中間の構成部品があっても良い。

[0032] 別段の定めがない限り、全ての技術用語及び科学用語は、当業者によって理解される通常の意味を有する。この開示で用いる用語は、限定よりもむしろ例示である。この開示で用いる「及び／又は」という用語は、列挙された１つ以上の関連する品目の各々の及び全ての組合せが含まれることを意味する。

[0033] 図１を参照して、本発明の１つの実施形態によるモータ１００は、ロータ１０及びステータ２０を含む。この実施形態では、モータ１００は外側ロータ式モータであり、ステータ２０はロータ１０に収納され、ロータ１０はステータ２０に対して回転することができる。この実施形態では、モータ１００は、空調装置のファンで使用することができる。モータ１００はまた、他の電気器具でも使用できることを理解されたい。

[0034] 図２及び図３を参照して、ロータ１０は、ハウジング１１、複数の永久磁石１２及び回転軸１３を含む。

[0035] ハウジング１１は、端壁１１１及び側壁１１２を含む。端壁１１１及び側壁１１２は、協働して、ステータ２０を収納するための収納チャンバ１１３を接合する。端壁１１１は実質的に円錐形であり、側壁１１２から遠い端部に向かって徐々に小さくなる。端壁１１１のうち側壁１１２から遠い端部の中心から突起１１４が突出する。突起１１４は実質的に円筒形状である。突起１１４の遠位端に貫通穴１１５が定まり、端壁１１１を通ってハウジング１１の軸方向に延びている。端壁１１１には突起１１４の周りに複数の熱放散穴１１６が定まり、モータ１００が作動したとき熱放散を助長する。

[0036] この実施形態では、永久磁石１２の数は１０であり、１０個の永久磁石１２は、側壁１１２の内側面に等間隔で取り付ける。他の実施形態では、永久磁石１２の数は、必要性に応じて調整できる。さらに図６も参照して、各永久磁石１２は、ステータコア２１に対面する磁極面１２０を定める。各永久磁石１２の磁極面１２０は、その円周方向中央に湾曲区分１２１を含み、湾曲区分１２１に向かい合う側面に２つの面取り１２３がそれぞれ隣接する。１つの実施形態では、湾曲区分１２１の曲率は、磁極片２１２２の外端面の曲率と等しい。

[0037] 回転軸１３の一端は、貫通穴１１５内に延び、突起１４に締まりばめされ、回転軸１３がハウジング１１に固定されるようになっている。回転軸１３は、代わりに、スナップ式接続のような他の様式によってハウジング１１に接続できることを理解されたい。

[0038] ステータ２０は、ステータコア２１、ボビン２２及び複数のステータ巻線２３を含む。

[0039] ステータコア２１は、磁気ヨーク２１１及び複数のステータ歯２１２を含む。磁気ヨーク２１１は円環形状である。ステータ歯２１２は、ステータヨーク２１１の外周面に等間隔で配置される。この実施形態では、ステータコア２１は、１２個のステータ歯２１２を含むとして例示的に図示される。ステータ歯２１２の数は限定されず、他の実施形態では、ステータ歯２１２の数は、必要性に応じて調整することができる。ステータ歯２１２の各々は、歯部分２１２１及び磁極片２１２２を含む。歯部分２１２１は、実質的に長方形のブロックの形とされ、その端部が、磁気ヨーク２１１の外周面に接続される。磁極片２１２２は、実質的に円弧形状であり、歯部分２１２１のうち磁気ヨーク２１１から遠い端部に接続される。磁極片２１２２は、歯部分２１２１に関して対称的に配置される。
ステータコア２１は、通常、共通カーボン構造用鋼、ケイ素鋼板及び磁気的に透過性の合金のような、透磁率が高い軟磁性材料で作成される。ステータコア２１は、ケイ素鋼板で作成することが好ましい。ステータコア２１は、その軸方向に沿って積み重ねたコア積層構造を打抜き加工することによって、又はプレス取付けプロセスによって製造することができる。

[0040] ボビン２２は、収納管２２１、環状フレーム２２３及び複数の巻付けブラケット２２５を含む。収納管２２１は、中空な円筒状であり、その２つの端部にそれぞれ円筒形状の位置決め空間２２１１が定まる。環状フレーム２２３は、収納管２２１の外周面から半径方向に沿って延びている。環状フレーム２２３には、ボビン２２の軸方向に沿って複数の取付穴２２３１、貫通スロット２２３２が定まる。この実施形態では、各取付穴２２３１は円形であり、各貫通スロット２２３２は円弧形である。取付穴２２３１及び貫通スロット２２３２の何れの数も３であり、取付穴２２３１及び貫通スロット２２３２は、収納管２２１の周りに間隔を置いて分配される。環状フレーム２２３に、３つの突出ブロック２２３３がさらに配置される。各突出ブロック２２３３の遠位端に接続溝２２３４が定まる。接続溝２２３４は実質的に長方形である。巻付けブラケット２２５の形状は、ステータ歯２１２の形状と実質的に同じである。巻付けブラケット２２５の数はステータ歯２１２の数と等しい。巻付けブラケット２２５は、巻付けブロック２２５１及び湾曲バッフル２２５２を含む。巻付けブロック２２５１は実質的に長方形である。巻付けブロック２２５１の端部は、環状フレーム２２３の円周面に接続され、巻付けブロック２２５１の他端は、湾曲バッフル２２５２に接続される。

[0041] 各々の巻付けブラケット２２５に収容溝２２７が定まる。収容溝２２７は、ステータコア２１と実質的に同じ形状である。ステータコア２１が収容溝２２７に収容されるとき、磁極片２１２２の外端面は、湾曲しかつ湾曲バッフル２２５２の外部端面と同一平面にある。

[0042] この実施形態では、ステータコア２１は、複数のコア積層構造をステータ２０の軸方向に沿って積み重ねることによって形成される。製作及び組立てにあたり、積層構造は、簡単なリベット留めによって接続されてステータコア２１を形成し、ステータコア２１の外側面を覆ってプラスチック又はゴムが注入されてボビン２２を形成する。ボビン２２の収納管２２１、環状フレーム２２３及び巻付けブラケット２２５は、一体に形成される。

[0043] ステータ巻線２３の数は、巻付けブラケット２２５の数と等しい。各巻付けブラケット２２５の巻付けブロック２２５１に、１つのステータ巻線２３を巻き付ける。

[0044] ステータ２０は、複数の端子２７をさらに含む。この実施形態では、端子２７の数は３である。各端子２７の２つの２つの隣接した側端面に、それぞれ湾曲接続部分２７１が形成され、端子２７と１つの対応するステータ巻線２３と間の配線（図示しない）接続を助長し、それによってステータ巻線２３間の接続を達成する。端子２７は、接続部分２７１を設けた側端から延びる挿入板２７２をさらに含む。挿入板２７２は実質的に長方形である。この実施形態では、端子２７の数は３であり、各端子２７の挿入板２７２は、１つの突出ブロック２２３３の接続溝２２３４に挿入されて、対応する端子２７をボビン２２に固定する。この実施形態では、各端子２７の挿入板２７２は、ボビン２２の射出成形中に接続溝２２３４に収容されて、端子２７をボビン２２に対して固定する。

[0045] 端子２７はまた、挿入板２７２と接続溝２２３４との間のスナップ式接続又は締まりばめを介して、ボビン２２に固定できることを理解されたい。

[0046] ステータ２０は、複数のファスナ２８をさらに含む。ステータ２０は、外部構成部品に接続するために、それぞれの取付穴２２３１を通過するファスナ２８によって外部構成部品に固定される。図４も参照して、ステータ２０は、複数の減衰部材２９をさらに含む。各々の減衰部材２９は、実質的に「Ｉ」形状であり、取付穴２２３１のうち対応する１つに設置され、各減衰部材２９の２つの端部が横方向に突出し、減衰部材２９が対応する取付穴２２３１に保持されるようになっている。ファスナ２８は、減衰部材２９を通って延び、外部構成部品に固定されて、ステータ２０を外部構成部品に固定する。この実施形態では、ボビン２２が注入によって形成されるとき、減衰部材２９をボビン２２に固定するために、減衰部材２９は取付穴２２３１に収容される。

[0047] 図２から図４も参照して、モータ１００は２つの軸受３０をさらに含む。各軸受３０は、１つの位置決め空間２２１１に収容される。２つの軸受を回転軸１３の周りに取り付けて、回転軸１３の一端が収納管２２１内に延びている。この実施形態では、端壁１１１に隣接する軸受３０と端壁１１１との間にワッシャ３１が配置される。ワッシャ３１は、回転軸１３の周りに取り付ける。他の軸受３０と収納管２２１との間に、リングガスケット３２がさらに配置される。リングガスケット３２の存在により、軸受は、位置決め空間２２１１によりしっかり収納することができる。

[0048] 組立にあたり、ボビン２２を形成するために、プラスチック又はゴムのような絶縁材料が、ステータコア２１、端子２７及び減衰部材２９の外側面を覆って注入され、ステータコア２１は、収容溝２２７に収容され、端子２７の挿入板２７２は、ボビン２２の突出ブロック２２３３に固定され、減衰部材２９は、取付穴２２３１に収容されかつボビン２２に固定されている。各巻付けブラケット２２５の巻付けブロック２２５１に１つの巻線２３を巻き付け、巻線２３は、対応する端子２７に接続される。ファスナ２８は、ボビン２２を外部構成部品に接続するために、減衰部材２９を通って延び、外部構成部品に固定される。２つの軸受３０は、それぞれ位置決め空間２２１１に収容され、リングガスケット３２は、１つの軸受３０と収納管２２１との間に配置される。永久磁石１２はハウジング１１の側壁１１２に設置され、ステータ２０は収納チャンバ１１３に収容される。２つの軸受３０が回転軸１３の周りに配置され、ワッシャ３１が端壁１１１と１つの軸受３０との間に当接して、回転軸１３の一端は、端壁１１１の外側から貫通穴１１５、ワッシャ３１及び収納管２２１を通って延びている。

[0049] 再び図５を参照して、巻線２３が通電されると、永久磁石１２は、ステータ歯２１２の回りに回転する。永久磁石１２の回転により、ハウジング１１及び回転軸１３が駆動されて回転し、それによって回転軸１３に接続された１つの外部構成部品（図示しない）を駆動して回転させる。

[0050] 図６も参照して、図６は、１つの永久磁石１２及び１つのステータ歯２１２の部分拡大図である。磁極片と、対応する永久磁石との間の最小距離がＤとして定まる。図６に示すように、磁極片２１２２の１つが永久磁石１２の１つと完全に整列するとき、Ｄは、磁極片２１２２の外端面の中央点ａと、磁極面１２０の中央点ｂとの間に定まる線分ａｂの長さである。線分ａｂには中間点ｃがある。図６に示す円弧線Ｉは、この状態における、永久磁石１２とステータコア２１との間の空隙の中心線である。空隙中心線Ｉの半径は、ステータコア２１の中心点（図示しない）から中間点ｃまでの距離と等しい。２つの隣接する磁極片２１２２の外側端間の距離、即ちステータコア２１のスロット幅がＣとして定まり、それは、図６中の線分ＩＩの長さである。ステータコア２１の半径方向に沿って、スロット中央点即ち線分ＩＩの中間点ｄから空隙中心線Ｉまでの距離がＢとして定まり、それは、図６中の線分ＩＩＩの長さである。スロット中央点を通るステータコア２１の軸方向に沿って空隙中心線Ｉから永久磁石１２までの距離がＡとして定まり、それは、線分ＩＩＩから直線的に延びる線分ＶＩの長さである。

[0051] Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値は次の公式
Ａ＝Ｂ （公式１）
Ａ＋Ｂ＝（４〜５）^*Ｄ （公式２）
Ｃ＝（０．９〜１．１）^*（Ａ＋Ｂ） （公式３）
を満たす。

[0052] 本発明の実施形態によるモータ１００では、永久磁石１２と磁極片２１２２との間の関係によって定まる距離を表すＡ、Ｂ、Ｃ及びＤが上記公式を満たすとき、モータ１００は、騒音を大幅に減らし、ＮＶＨ性能を改善することができる。

[0053] 上記実施形態は、本発明の技術的解決策を例示するだけであり、本発明を限定することは意図しない。本発明は、上記好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱しない様々な修正及び変更がなし得ることを理解する。

１２ 永久磁石
１２０ 磁極面
１２１ 湾曲区分
１２３ 面取り
２１２ ステータ歯
２１２１ 歯部分
２１２２ 磁極片
ａ 磁極片２１２２上の外端面の中央点
ｂ 磁極面１２０の中央点
ｃ 線分ａｂの中間点
ｄ スロット中央点
Ａ 空隙中心線Ｉから永久磁石１２までの距離
Ｂ スロット中央点ｄから空隙中心線Ｉまでの距離
Ｃ ２つの隣接する磁極片２１２２の外側端間の距離
Ｄ 磁極片と対応する永久磁石との間の最小距離
Ｉ 空隙中心線
ＩＩ 線分
ＩＩＩ 線分
ＩＶ 線分

Claims (11)

1. モータであって、
   磁気ヨーク及び複数のステータ歯を備えるステータコアを備えるステータであって、各々のステータ歯は、歯部分及び磁極片を備え、隣接する磁極片間に幅Ｃのスロットが定まるステータと、
   複数の永久磁石を備えるロータであって、各永久磁石は、前記ステータコアに対面する磁極面を定め、前記永久磁石と前記ステータコアとの間に空隙が形成されるロータとを備え、
   前記磁極片の１つと前記永久磁石の対応する１つとの間の最小距離がＤとして定まり、前記ステータコアの半径方向に沿って前記ステータコアの前記スロットの１つのスロット中央点から空隙中心線までの距離がＢとして定まり、前記スロット中央点を通る前記ステータコアの軸方向に沿って前記空隙中心線から対応する１つの前記永久磁石までの距離がＡとして定まり、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの値は、次の公式
   Ａ＝Ｂ
   Ａ＋Ｂ＝（４〜５）^*Ｄ及び
   Ｃ＝（０．９〜１．１）^*（Ａ＋Ｂ）を満たす、ことを特徴とするモータ。
2. 各永久磁石の前記磁極面は、その円周方向中央に湾曲区分を備え、前記湾曲区分の両側面にそれぞれ２つの面取りが隣接する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記湾曲区分の曲率は、前記磁極片の外端面の曲率と等しい、請求項２に記載のモータ。
4. Ｄの値は、前記磁極片が前記永久磁石と完全に整列しているとき、前記磁極片の１つの外端面の中央点と、前記永久磁石の１つの前記磁極面の中央点との間の距離と等しい、請求項１〜３の何れかに記載のモータ。
5. 前記モータは外側ロータ式モータであり、前記ステータ歯は、前記磁気ヨークの外周面に配置される、請求項１〜４の何れかに記載のモータ。
6. 前記ステータはボビンをさらに備え、前記ボビンは、前記ステータコアの外側面上に射出成形によって形成され、前記ステータコアは前記ボビン内に収納され、前記ボビンの周りに複数のステータ巻線を巻き付ける、請求項１〜５の何れに記載のモータ。
7. 前記ボビンは、環状フレームと、前記環状フレームの外周面に接続された複数の巻付けブラケットとを備え、各々の巻付けブラケットは、巻付けブロック及び湾曲バッフルを備え、各々の巻付けブラケットに収容溝が前記環状フレームに向かって定まり、前記ステータコアは前記収容溝に収容され、前記磁極片の外端面は、前記湾曲バッフルの外端面と同一平面上にあり、前記歯部分は前記巻付けブロックに収容され、前記磁気ヨークは前記環状フレームに収容され、前記ステータ巻線は、前記巻付けブロックにそれぞれ巻き付ける、請求項６に記載のモータ。
8. 前記環状フレームに、前記ボビンの軸方向に沿って複数の取付穴が定まり、前記ステータは、前記外部構成部品に接続するために、前記対応する取付穴を通過する複数のファスナによって外部構成部品に接続される、請求項７に記載のモータ。
9. 各々の前記取付穴に減衰部材が収容され、前記ステータは、前記外部構成部品に接続するために、前記対応する減衰部材を通過する前記ファスナによって前記外部構成部品に接続される、請求項８に記載のモータ。
10. 前記ロータはハウジングを備え、前記ハウジングは端壁及び側壁を備え、前記端壁及び前記側壁は協働して収納チャンバの境界を決め、前記ステータは収納チャンバに収納され、前記永久磁石は前記側壁に設置され、前記端壁を通って回転軸がさらに延びかつ前記端壁に対して固定される、請求項５に記載のモータ。
11. 前記端壁に複数の熱放散穴が定まる、請求項１０に記載のモータ。