JP2019033590A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】効率を低下させることなく、巻回作業性と巻線占積率の向上を図りながら、巻装ティースと非巻装ティースとの間に生じた磁束の流れの格差に起因するコギングトルクを抑制できるブラシレスモータを提供する。
【解決手段】６つの非巻装ティース１５と巻線が巻回された６つの巻装ティース１７とを軸線Ｌを中心とした周方向に交互に配置してステータ４を構成し、１４枚の駆動マグネット９を周方向に列設したロータ１０をステータ４の外周側で軸線Ｌを中心として回転可能に支持する。各非巻装ティース１５及び各巻装ティース１７の外周端1５ａ,１７ａをロータ１０の駆動マグネット９に相対向させ、ステータ４の巻線への通電により各ティース１５,１７に流れる磁束を連続的に切り換えてロータ１０を回転させる。各非巻装ティース１５の外周端１５ａの周方向の幅Ｂ1を、各巻装ティース１７の外周端の周方向の幅Ｂ2よりも広く設定する。
【選択図】図２

Description

本発明はブラシレスモータに係り、詳しくはブラシレスモータのステータの構造に関する。

例えばインナロータ型のブラシレスモータでは、ケーシング内にステータが配設され、ステータの内周側に駆動マグネットを備えたロータが回転可能に支持されている。ステータには内周側に向けて複数のティースが周方向に等間隔で突出形成され、各ティース間にはスロットが開口形成されている。これらのスロットを経て各ティースにＵ相,Ｖ相,Ｗ相の３相の巻線が巻回されて各相のコイルが形成され、以上によりモータが構成されている。ロータの回転角度に応じたタイミングでステータの各相のコイルが順次通電され、それに応じて各ティースに流れる磁束が連続的に切り換えられてロータに回転力が付与される。

上記ブラシレスモータでは、全てのティースに巻線を巻回するため巻回作業の効率が悪く、また、同一スロット内で隣り合うティースのコイル間に空隙若しくはこれに相当する絶縁を要し、さらに一体型のステータコアの場合には隣接するティースのコイルと巻線用ノズルのクリアランスを要するため、スロット内でのコイルの占積率に関しても改良の余地がある。

そこで、巻線を巻回した各巻装ティースの間に、巻線は巻回されずに専ら磁路としてのみ機能する非巻装ティースを配置したブラシレスモータが実用化されている。このようなブラシレスモータでは、各スロット内に単一のティースの巻線が配置されるため、異なる巻線間の絶縁や隣接するティースのコイルとのクリアランスを保つ必要がなくなってスロット内でのコイルの占積率、ひいてはモータ効率を向上できると共に、巻線の対象となるティースの数が半減することで巻回作業の効率も向上する。

一方、さらなる効率向上を目指して、例えば特許文献１には非巻装ティース（特許文献１では補極と表記）の形状を改良した技術が開示されている。当該技術は、各スロット内に形成されたデッドスペースを有効活用して非巻装ティースの磁路幅を拡大するものである。

即ち、ロータの回転軸を中心としたステータの半径方向において、巻装ティースにはほぼ均等に巻線が巻回されるのに対し、スロットは外周側に向けて拡大する断面形状をなしている。このため各スロット内の外周側にはデッドスペースが形成されており、特許文献１の技術では、デッドスペースに位置する非巻装ティースの基端側を周方向にテーパ状に拡大している。これによりモータを取付対象に固定するための固定部(セットボルト孔など)を設けても通過する磁束量を維持できるため、トルクの低下を回避することができる。

特開２００９−１１８６１１号公報

しかしながら、特許文献１の技術はコギングトルクの増大（ひいてはトルクリップルの増大）という弊害を発生した。即ち、基端側の拡大により非巻装ティースは巻装ティースとは異なる形状となり、必然的に磁束の流れに関しても巻装ティースと非巻装ティースとの間に大きな格差が生じる。

双方のティース間で磁束の流れがほぼ均等な場合、ロータの１回転当たりにコギングトルクは、ステータ側のティース数とロータ側の駆動マグネット数との最小公倍数で変動することが知られている。これに対して双方のティース間で磁束の流れに大きな格差が生じている場合には、隣り合う巻装ティースと非巻装ティースとが一つのティースとしてトルク変動に影響を与えるため、トルク変動幅が増大してしまう。

ブラシレスモータに生じるコギングトルクは運転中の騒音及び振動面で好ましくなく、その抑制のために従来から種々の対策が講じられ、例えば、コイルの通電タイミングを変更する対策が実施されている。しかしながら、通電タイミングを最適値から変更することはモータ効率の低下につながるため、この対策は、コギングトルクとモータ効率との双方の観点から妥協点を定めているにすぎない。

結果として上記特許文献１の技術では、効率向上のために非巻装ティースの基端側を拡大しているにも拘わらず、その弊害として増大したコギングトルクを抑制するために、効率低下方向にコイルの通電タイミングを変更せざるを得ないという矛盾が発生してしまう。このため、従来からコギングトルクの抑制のための抜本的な対策が要望されていた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、巻回作業性と巻線占積率の向上を図りながら、効率を低下させることなく、巻装ティースと非巻装ティースとの間に生じた磁束の流れの格差に起因するコギングトルクを抑制することができるブラシレスモータを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のブラシレスモータは、複数の非巻装ティースと巻線が巻回された複数の巻装ティースとが軸線を中心とした周方向に交互に配置されてステータが構成され、該ステータの内外周の何れか一方で相対向するように、周方向に複数の駆動マグネットが列設されたロータが前記軸線を中心として回転可能に支持され、前記ステータの巻線への通電により前記非巻装ティース及び巻装ティースに流れる磁束を連続的に切り換えて前記ロータに回転力が付与されるブラシレスモータにおいて、前記各非巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅が、前記各巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅よりも広く設定されていることを特徴とする（請求項１）。

このように構成したブラシレスモータによれば、コギングトルクを増大させる要因の一つとして、巻装ティースと非巻装ティースとの間で生じる磁束の流れの格差がある。磁束の流れに最も影響するティースの部位は、ロータ側の駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅であるため、対向面の周方向の幅を変更すればティースを流れる磁束が変化する。

そこで、図３に示すように、非巻装ティースの対向面の周方向の幅Ｂ1と巻装ティースの対向面の周方向の幅Ｂ2との比、即ちティース幅比Ｂ1/Ｂ2を1.0以上の領域で変化させてコギングトルクを磁場解析により算出した 。従来技術に相当する1.0からティース幅比を増加させると、コギングトルクは従来技術に相当する1.0から次第に低下するため、巻装ティースと非巻装ティースとの間の磁束の流れの格差が縮小されたと推測できる。従って、非巻装ティースの対向面の周方向の幅を巻装ティースの対向面の周方向の幅よりも広く設定すれば、巻装ティースとの間の磁束流れの格差が縮小されてコギングトルクを抑制可能となる。

その他の態様として、前記各巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅は、前記駆動マグネットの周方向の幅以上に設定されていることが好ましい（請求項２）。
このように構成したブラシレスモータによれば、請求項１のように対向面の幅の大小関係が設定されると、巻装ティースに関しては対向面の幅が縮小されて駆動マグネットの磁束を鎖交させる点で不利になる。しかし本発明では、巻装ティースの対向面の周方向の幅が少なくとも駆動マグネットの周方向の幅以上に設定されているため、駆動マグネットの磁束を巻装ティースで無駄なく鎖交させることが可能となる。

その他の態様として、前記ロータが、前記ステータの外周側に配設され、前記ステータの各非巻装ティースが、前記軸線を中心とした外周側に突出して外周端が前記ロータの駆動マグネットに相対向すると共に、前記外周端側に周方向に拡大された磁路拡大部が形成されていることが好ましい（請求項３）。
このように構成したブラシレスモータによれば、ロータがステータの外周側に配設されることにより、ブラシレスモータはアウタロータ型として構成される。そして、各非巻装ティースの外周端側には周方向に拡大された磁路拡大部が形成されているため、補強ティースの磁路幅が確保されて磁束密度が低下し、コア鉄損が低減される。

その他の態様として、前記ロータが、前記ステータの内周側に配設され、前記ステータの各非巻装ティースが、前記軸線を中心とした内周側に突出して内周端が前記ロータの駆動マグネットに相対向すると共に、前記外周端側に周方向に拡大された磁路拡大部が形成されていることが好ましい（請求項４）。
このように構成したブラシレスモータによれば、ロータがステータの内周側に配設されることにより、ブラシレスモータはインナロータ型として構成される。そして、各非巻装ティースの外周端側には周方向に拡大された磁路拡大部が形成されているため、補強ティースの磁路幅が確保されて磁束密度が低下し、コア鉄損が低減される。

その他の態様として、前記各非巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅と、前記各巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅との比が、1.05〜1.6の範囲内に設定されていることが好ましい（請求項５）。
このように構成したブラシレスモータによれば、図３に示すように、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を1.0から増加させるとコギングトルクは次第に低下し、さらにティース幅比Ｂ1/Ｂ2を増加させるとコギングトルクは増加に転じる。そして、ティース幅比を1.05〜1.6の範囲内で設定すれば、コギングトルクの低減効果が確実に得られる。

本発明のブラシレスモータによれば、巻回作業性と巻線占積率の向上を図りながら、効率を低下させることなく、巻装ティースと非巻装ティースとの間に生じた磁束の流れの格差に起因するコギングトルクを抑制することができる。

実施形態のアウタロータ型ブラシレスモータを示す側面図である。 ブラシレスモータの内部を示す図１のII-II線断面図である。 ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を1.0以上の領域で変更した場合のコギングトルクを磁場解析により算出した結果を示す図である。 ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を変更したときのコギングトルクの変動状況を磁場解析により算出した結果を示す図である。 ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を変更したときのトルク定数を磁場解析により算出した結果を示す図である。 ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を変更したときのコア鉄損を磁場解析により算出した結果を示す図である。 各非巻装ティースを分割コアとして脱着可能とした別例を示す図２に対応する断面図である。 別例のインナロータ型ブラシレスモータの内部を示す断面図である。

以下、本発明を具体化したアウタロータ型ブラシレスモータの一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のアウタロータ型ブラシレスモータを示す側面図、図２はブラシレスモータの内部を示す図１のII-II線断面図である。以下、説明の便宜上、図１のモータの姿勢に倣って上方及び下方を表現する。

ブラシレスモータ１（以下、単にモータと称する）のベース部２は上方に開口する有底円筒状をなし、その周面には、軽量化のための複数の肉抜き孔２ａが形成されている。図示はしないが、ベース部２の下面には複数の雌ネジ孔が形成され、それらの雌ネジ孔を利用してモータ１が図示しない取付対象に固定されるようになっている。

ベース部２上の中心には軸受ホルダ３が立設され、軸受ホルダ３の外周にはステータ４が固定されている。ステータ４の構成は本発明の特徴部分であり、その詳細は後述する。

図２に示すように、軸受ホルダ３内には軸受５が配設され、この軸受５により上下方向に沿った軸線Ｌを中心として回転軸７が回転可能に支持されている。回転軸７の上部には、下方に開口する有底円筒状をなすロータケース８の軸孔８ａが挿入固定され、この回転軸７を介してロータケース８がステータ４の外周側で回転可能に支持されている。ロータケース８は、以下に述べるロータ１０のヨークとして機能するために磁性材料、例えば電磁鋼板、純鉄或いはそれに近似する強磁性で軟磁性の金属を素材とし、例えばプレスによる絞り加工により製作されている。

回転軸７はロータケース８上から上方に突出し、図示はしないがロータケース８上には、回転軸７を中心とした等分４箇所に雌ネジ孔が形成されている。ブラシレスモータ１の駆動対象は、回転軸７に嵌合して軸線Ｌを一致した状態で雌ネジ孔を利用してロータケース８上に固定されるようになっている。ロータケース８の内周面には計１４枚の駆動マグネット９が周方向に等間隔で列設され、以上の回転軸７、ロータケース８及び駆動マグネット９によりロータ１０が構成されている。

次いで、ステータ４の詳細な構成を説明する。
ステータ４は、軸受ホルダ３に固定される固定コア１２、固定コア１２に取り付けられる６つの分割コア１３、及びＵ,Ｖ,Ｗの各相のコイル１４により構成されている。

固定コア１２は複数枚の鋼板を上下方向に積層してなり、その中心部に貫設された嵌合孔１２ａを軸受ホルダ３の外周面に嵌合固定されている。固定コア１２の中心部の周方向等分６箇所にはそれぞれ非巻装ティース１５が一体形成され、各非巻装ティース１５は軸線Ｌを中心として外周側に突出形成されている。平面視において各非巻装ティース１５は外周端１５ａ（本発明の対向面）を周方向に幅広としたＴ字状をなし、それぞれの外周端１５ａはロータ１０の駆動マグネット９の内周側で所定クリアランスを介して相対向している。

各非巻装ティース１５の間にはそれぞれスロット１６が形成され、各スロット１６は固定コア１２の外周側にそれぞれ開口している。各スロット１６内において両側に位置する非巻装ティース１５の中央位置には、それぞれ分割コア１３を固定するためのアリ溝１６ａが形成されている。

一方、各分割コア１３は、それぞれ巻線が巻回される巻装ティース１７及び絶縁保持のためのボビン１８からなる。各巻装ティース１７は複数枚の鋼板を上下方向に積層してなり、上記した非巻装ティース１５と同じく平面視において一端を周方向に幅広としたＴ字状をなし、他端にはアリ型１７ｂが一体形成されている。各巻装ティース１７は固定コア１２の各スロット１６内にそれぞれ配設され、他端側のアリ型１７ｂを固定コア１２の各アリ溝１６ａに嵌合させて、各スロット１６内において両側に位置する非巻装ティース１５の中央位置に固定されている。

結果として各巻装ティース１７の幅広をなす一端側は、外周端１７ａ（本発明の対向面）としてロータ１０の駆動マグネット９の内周側で所定クリアランスを介して相対向している。また、外周端１７ａの周方向の両側は、隣り合う非巻装ティース１５の外周端１５ａから僅かに離間しており、以下、これらの離間箇所をスロット開口部１６ｂと称する。以上により、軸線Ｌを中心とした周方向に各非巻装ティース１５と各巻装ティース１７とが交互に配置されている。

各巻装ティース１７のアリ型１７ｂと外周端１７ａとの間の領域には、それぞれ絶縁性の合成樹脂材料からなる筒状のボビン１８が嵌め込まれ、ボビン１８の両端に形成された鍔がアリ型１７ｂの端面及び外周端１７ａの端面に接している。

各分割コア１３の巻装ティース１７には、軸線Ｌを中心とした周方向にＵ,Ｖ,Ｗの順に各相の巻線がそれぞれ巻回され、各巻装ティース１７と巻線との間はボビン１８により絶縁保持されている。図示はしないが、各相の巻線は渡り線を介して互いに接続され、これによりＵ,Ｖ,Ｗの各相のコイル１４を形成している。

図示はしないが、モータ１には給電ケーブルから電力が供給され、ロータ１０の回転角に応じたタイミングでセンサレス駆動方式によりステータ４の各相のコイル１４が順次通電され、それに応じて各巻装ティース１７及び各非巻装ティース１５に流れる磁束が連続的に切り換えられてロータ１０に回転力が付与される。

そして、特許文献１のブラシレスモータと同じく本実施形態においても、固定コア１２の各スロット１６内に形成されたデッドスペースを有効活用して非巻装ティース１５の磁路幅を確保している。本実施形態と特許文献１とではアウタロータ型とインナロータ型との差異はあるものの、各スロット１６内に形成されるデッドスペースの位置は同様である。

即ち、軸線Ｌを中心としたステータ４の半径方向において、巻装ティース１７にはほぼ均等に巻線が巻回されるのに対し、スロット１６は外周側に向けて拡大する断面形状をなすため、デッドスペースは各スロット１６内の外周側に形成されている。そして、特許文献１では非巻装ティースの基端側がデッドスペースに位置したのに対し、本実施形態では非巻装ティース１５の先端側（外周端１５ａ側）がデッドスペースに位置する。

そこで本実施形態では、各非巻装ティース１５の先端側の部位がそれぞれ外周端１５ａに向けて周方向にテーパ状に拡大された形状をなし、以下、この拡大された領域を磁路拡大部１９と称する。この磁路拡大部１９により非巻装ティース１５の磁路幅が確保されて磁束密度が低下するため、コア鉄損が低減されてモータ１の効率向上を達成できる。

しかしながら、以上の非巻装ティース１５への磁路拡大部１９の形成は、特許文献１の技術と同じく、非巻装ティース１５と巻装ティース１７との間での磁束の流れの格差が生じてコギングトルクを増大させる要因になる。また、従来から実施されていたコイルの通電タイミングの変更等の対策は、モータ効率が低下することから抜本的な対策とは言い難い。

このような不具合を鑑みて本発明者は、モータ効率を低下させずにティース１５，１７間での磁束流れの格差を解消するために、双方の磁束流れを接近させる方向にティース形状を変更する対策を見出した。磁束の流れに最も影響するティース１５，１７の部位は、ロータ１０側の駆動マグネット９と相対向する外周端１５ａ,１７ａであるため、外周端１５ａ,１７ａの周方向の幅（以下、単に外周端１５ａ,１７ａの幅と称する）を変更すれば、ティース１５，１７を流れる磁束を大きく変化できるのではと推測した。

以上の知見に基づき、まず、各ティース１５，１７の外周端１５ａ,１７ａの幅を増減してコギングトルクがどのように変化するかを検証した。ステータ４の外周には、外周端１５ａ,１７ａを離間させるべくスロット開口部１６ｂを形成する必要があるため、各ティース１５，１７の外周端１５ａ,１７ａの幅として利用可能な長さは、ステータ４の外周長から全てのスロット開口部１６ｂの周方向長さを減算した値となる。

そこで、利用可能な長さを保ちつつ、非巻装ティース１５の外周端１５ａの幅Ｂ1と巻装ティース１７の外周端１７ａの幅Ｂ2との比（以下、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2と称する）を増減した。本発明の発想に基づかない特許文献１の技術を含めた従来技術では、非巻装ティースと巻装ティースとの外周端の幅が等しいことからティース幅比Ｂ1/Ｂ2は1.0であり、このときのコギングトルク比を1.0と定めた上で、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2の変更に応じたコギングトルク比 の増減について磁場解析によって算出した。

ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を1.0未満の領域に設定した場合（Ｂ1＜Ｂ2）、図示はしないが、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2＝1.0の場合よりもコギングトルクはかえって増加する解析結果が得られた。従って、この場合には双方のティース１５，１７での磁束の流れの格差が拡大されたと推測でき、この方向へのティース幅比Ｂ1/Ｂ2の変更は問題解決につながらないと結論付けた。

一方、図３はティース幅比Ｂ1/Ｂ2を1.0以上の領域で変更した場合（Ｂ1≧Ｂ2）のコギングトルクを磁場解析によって算出した結果を示す図である。
この図に示すように、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を従来技術に相当する1.0から増加させるとコギングトルク比は1.0から次第に低下し、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2＝1.34のときに最小値の0.28が得られた。従って、この場合には双方のティース１５，１７での磁束の流れの格差が縮小されたと推測できる。そして、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2をさらに増加させるとコギングトルクは増加に転じ、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2＝1.63付近より上の領域では、従来技術に相当する1.0よりも逆にコギングトルクが増加している。

この現象は、以下のように推測できる。
図４はティース幅比Ｂ1/Ｂ2を変更したときのコギングトルクの変動状況を磁場解析によって算出した結果を示す図である。
非通電状態でロータ１０を回転させると、コギングトルクはステータ４側のティース数とロータ１０側の駆動マグネット数から一義的に決定される周期で変動する。上記のようにティース幅比Ｂ1/Ｂ2の増加に応じてコギングトルクは次第に低下し、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2によってはコギングトルクの変動波形が反転する。

反転後のコギングトルクは増加に転じ、最終的に従来技術に相当する1.0を超える。非巻装ティース１５と巻装ティース１７での磁束の流れの格差が縮小されることでコギングトルクが低減されるものの、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2が過剰に増加されると磁束の流れの格差がかえって拡大するため、コギングトルクが増加したものと推測できる。

以上の検証に基づき、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を従来技術に相当する1.0よりも増加方向に変更すれば、磁束の流れの格差を縮小してコギングトルクを低減できることが判る。さらに本実施形態のモータ１の仕様では、図３に示すように、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を1.05〜1.6の範囲 内で設定すればコギングトルクの低減効果が確実に得られる。具体的には、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2=1.05ではコギングトルク比が0.74まで低減され、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2=1.6ではコギングトルク比が0.94まで低減される。

さらに望ましくは、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を1.1〜1.52の範囲内まで絞り込めば、より顕著なトルク低減効果が得られる。具体的には、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2=1.1ではコギングトルク比が0.45まで低減され、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2=1.52ではコギングトルク比が0.5まで低減される。このような特性を鑑みて本実施形態のモータ１では、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2が1.05〜1.6内の何れかの値、例えばコギングトルクが最小となる最適値＝1.34に設定されている。

従って、本実施形態のブラシレスモータ１によれば、非巻装ティース１５の磁路幅の確保のために磁路拡大部１９を形成した場合であっても、これにより生じた巻装ティース１７との間の磁束流れの格差をティース幅比Ｂ1/Ｂ2の変更により縮小できる。結果としてティース１５，１７間での磁束流れの格差に起因するコギングトルクの増加を未然に回避できると共に、コイルの通電タイミングを変更する従来対策とは異なり最適な通電タイミングを維持できることから、磁路拡大部１９による磁路幅の確保と相俟って良好なモータ効率を達成することができる。

一方、以上のティース幅比Ｂ1/Ｂ2の設定により、巻装ティース１７に関しては、従来技術（ティース幅比Ｂ1/Ｂ2＝1.0）に比較して外周端１７ａの幅Ｂ2が縮小方向に変更され、ロータ１０側の駆動マグネット９の磁束を鎖交させる点で不利な方向に作用する。しかしながら、本実施形態ではティース幅比Ｂ1/Ｂ2=1.05〜1.6の条件を満たした上で、図２に示すように巻装ティース１７の外周端１７ａの幅Ｂ2が少なくとも駆動マグネット９の周方向の幅Ｂ3以上に設定されている。

図５はティース幅比Ｂ1/Ｂ2を変更したときのトルク定数を磁場解析により算出した結果を示す図であり、図４と同様にティース幅比Ｂ1/Ｂ2＝1.0のときのトルク定数を1.0に定めている。
ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を増加させてもトルク定数は低下することなく、若干ではあるが従来技術に相当する1.0よりもむしろ増加していることが判る。これは、磁路拡大部１９の増加に伴って磁路の磁気抵抗が低下するため、それに応じて磁束が増加するためである。なお、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2が1.8を超えて増加すると、何れかのタイミングでトルク定数が低下し始めるが、そのときのティース幅比Ｂ1/Ｂ2はコギングトルクが悪化するため設定される可能性がなく、何ら問題にはならない。

そして図５の解析結果は、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を増加する対策を講じても、その弊害として巻装ティース１７での磁束の鎖交条件が悪化する現象が回避されていること、即ち、モータ効率への悪影響がないことを意味している。無論、その要因は上記のように設定した駆動マグネット９の幅Ｂ3と巻装ティース１７の外周端１７ａの幅Ｂ2との大小関係にある。これによりティース幅比Ｂ1/Ｂ2＝1.0の従来技術と同等以上の磁束の鎖交条件の下で、駆動マグネット９の磁束を巻装ティース１７で無駄なく鎖交させることができ、この点もモータ効率の向上に大きく貢献している。

なお、本実施形態では駆動マグネット９を１４極としたが、駆動マグネット９の極数が少なくなるほど周方向の幅Ｂ3が増加し、巻装ティース１７の外周端１７ａの幅Ｂ2に要求される条件（Ｂ2≧Ｂ3）を達成し難くなる。そこで、このような場合には、駆動マグネット９の幅Ｂ3に対する巻装ティース１７の外周端１７ａの幅Ｂ2の条件を満足した上で、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2=1.05〜1.6の範囲 内 とすればよい。

また、駆動マグネット９の幅Ｂ3に対する巻装ティース１７の外周端１７ａの幅Ｂ2の条件については、必ずしも満足する必要はない。幅Ｂ2＜幅Ｂ3であったとしても、コイル１４の通電タイミングを変更する従来対策ほどには効率悪化の要因にはならないためであり、このような設定も本発明に含まれるものとする。

一方、図６はティース幅比Ｂ1/Ｂ2を変更したときのコア鉄損を磁場解析により算出した結果を示す図であり、図４，５と同様にティース幅比Ｂ1/Ｂ2＝1.0のときのコア鉄損を1.0に定めている。
ティース幅比Ｂ1/Ｂ2を増加させてもコア鉄損は増加することなく、若干ではあるが従来技術に相当する1.0よりもむしろ低下している。上記したトルク定数の場合と同じく、磁路拡大部１９の増加に伴って磁路の磁気抵抗が低下するため、それに応じて磁束密度が低下するためである。何れにしても本実施形態では、磁路拡大部１９の形成によるコア鉄損の低減効果が特許文献１の技術と同等以上に得られたと判断でき、良好なモータ効率が達成できている証左と見なせる。

ところで本実施形態では、アリ型１７ｂ及びアリ溝１６ａの嵌合により、非巻装ティース１５が一体形成された固定コア１２に対して各巻装ティース１７を脱着可能とした。その趣旨は、巻装ティース１７単体で巻線を容易に巻回可能とするものであるが、非巻装ティース１５と巻装ティース１７とを逆転させてもよく、以下に別例として説明する。

図７は各非巻装ティース１５を分割コア１３として脱着可能とした別例を示す図２に対応する断面図である。
固定コア１２には６つの巻装ティース１７が一体形成され、これに対して各非巻装ティース１５は、アリ型１５ｂ及びアリ溝１６ａの嵌合により固定コア１２に対して脱着可能となっている。無論、ティース幅比Ｂ1/Ｂ2、及び駆動マグネット９の幅Ｂ3と巻装ティース１７の外周端１７ａの幅Ｂ2との大小関係に関しては、実施形態で述べた条件を満足することにより同様の作用効果を達成している。

ステータ４の組付工程では、まず固定コア１２の各巻装ティース１７にボビン１８を介して巻線が巻回され、その後に各非巻装ティース１５が固定コア１２の各スロット１６内に固定される。非巻装ティース１５が固定される以前のスロット１６内で各巻装ティース１７に巻線を巻回可能なため、実施形態と同様に巻回作業を容易に実施できる。

この別例の利点は、その後のスロット１６内への非巻装ティース１５の固定作業にある。実施形態では、既に巻線が巻回された巻装ティース１７をアリ溝１６ａに沿ってスロット１６内にスライド配置する必要があるため、例えばコイル１４とスロット１６との干渉等により作業を実施し難い。これに対して別例では、巻線が巻回されていない非巻装ティース１５単体をスロット１６内にスライド配置することから、その作業を格段に実施し易いという利点がある。

一方、本実施形態はアウタロータ型ブラシレスモータ１として具体化したが、インナロータ型ブラシレスモータにも適用可能であり、以下に別例として説明する。
図８は別例のインナロータ型ブラシレスモータの内部を示す断面図である。

モータ２１のケーシング２２内にはロータ２３が回転軸２４により軸線Ｌを中心として回転可能に支持されており、ロータ２３の外周面には８枚の駆動マグネット２５が周方向に列設されている。
ケーシング２２内には軸線Ｌを中心とした環状をなすステータ２６が嵌め込まれ、ステータ２６は固定コア２７、６つの分割コア２８、及び各相のコイル３３から構成されている。固定コア２７には６つの非巻装ティース２９が内周側に向けて一体的に突出形成され、平面視において各非巻装ティース２９は内周端２９ａ（本発明の対向面）を周方向に幅広としたＴ字状をなし、その内周端２９ａをロータ２３側の駆動マグネット２５に相対向させている。各非巻装ティース２９の間にはそれぞれスロット３０が固定コア２７の内周側に開口形成され、各スロット３０内にはアリ溝３０ａが形成されている。

各分割コア２８の巻装ティース３１は、内周端３１ａ（本発明の対向面）を周方向に幅広としたＴ字状をなし、外周端に形成されたアリ型３１ｂを固定コア２７の各アリ溝３０ａに嵌合させてスロット３０内に固定されると共に、その内周端３１ａを駆動マグネット２５に相対向させている。

各巻装ティース３１にはボビン３２を介して巻線が巻回され、これにより各相のコイル３３が形成されており、これらのコイル３３が順次通電されることにより、各非巻装ティース２９及び各巻装ティース３１に流れる磁束が連続的に切り換えられてロータ２３に回転力が付与される。

そして、この別例では特許文献１と同様に、各非巻装ティース２９の基端側にデッドスペースが形成されていることを受けて、各非巻装ティース２９の基端側が周方向にテーパ状に拡大されて磁路拡大部３４ が形成されている。
また実施形態と同じく、非巻装ティース２９の内周端２９ａの幅Ｂ1と巻装ティース３１の内周端３１ａの幅Ｂ2との比であるティース幅比Ｂ1/Ｂ2が1.0よりも増加方向に設定（Ｂ1＞Ｂ2）されると共に、巻装ティース３１の外周端の幅Ｂ2が少なくとも駆動マグネット２５の周方向の幅Ｂ3以上に設定されている。

このため、非巻装ティース２９への磁路拡大部３４の形成により生じた巻装ティース３１との間の磁束流れの格差を縮小できると共に、駆動マグネット２５の磁束を巻装ティース３１で無駄なく鎖交させることができる。よって重複する説明はしないが、モータ効率を低下させることなく、コギングトルクの増加を未然に回避することができる。

なお、図７に基づき説明した別例と同様に、非巻装ティース２９と巻装ティース３１との固定関係を 逆転させてもよい。この場合には、スロット３０内への非巻装ティース２９の固定作業を容易に実施することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態及び図７の別例では１４極及び６スロットのモータ１として具体化し、図８の別例では８極及び６スロットのモータ２１として具体化した。しかし、ブラシレスモータであれば仕様は上記実施形態及び別例に限定されるものではなく、例えば駆動マグネット９，２５やスロット１６，３０の数等は任意に変更可能である。

また上記実施形態では、モータ１のステータ４の各相のコイル１４の通電の切り換えをセンサレス駆動方式により行っているが、ロータ１０の回転角を回転角センサ（ホール素子やレゾルバなど）の信号を元に行ってもよい。

また上記実施形態では、固定コア１２ に対して巻装ティース１７ を脱着可能とし、図８の別例では、固定コア ２７に対して巻装ティース ３１を脱着可能とし、図７の別例では、固定コア１２に対して非巻装ティース１５を脱着可能としたが、必ずしもティース１５,１７,３１を脱着可能とする必要はない。例えば実施形態のモータ１において、非巻装ティース１５及び巻装ティース１７を共に固定コア１２に一体形成してもよい。この場合であっても実施形態で述べたように幅Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3の大小関係を設定すれば、同様の作用効果が得られる。

また上記実施形態及び各別例では、非巻装ティース１５，２９に磁路拡大部１９，３４を形成したが、必ずしも形成する必要はなく、これを省略してもよい。

１,２１ ブラシレスモータ
４,２６ ステータ
９,２５ 駆動マグネット
１０,２３ ロータ
１５,２９ 非巻装ティース
１５ａ,１７ａ 外周端（対向面）
１７,３１ 巻装ティース
１９,３４ 磁路拡大部
２９ａ,３１ａ 内周端（対向面）
Ｂ1,Ｂ2,Ｂ3 幅

Claims (5)

1. 複数の非巻装ティースと巻線が巻回された複数の巻装ティースとが軸線を中心とした周方向に交互に配置されてステータが構成され、該ステータの内外周の何れか一方で相対向するように、周方向に複数の駆動マグネットが列設されたロータが前記軸線を中心として回転可能に支持され、前記ステータの巻線への通電により前記非巻装ティース及び巻装ティースに流れる磁束を連続的に切り換えて前記ロータに回転力が付与されるブラシレスモータにおいて、
   前記各非巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅が、前記各巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅よりも広く 設定された
   ことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記各巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅は、前記駆動マグネットの周方向の幅以上に設定された
   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. 前記ロータは、前記ステータの外周側に配設され、
   前記ステータの各非巻装ティースは、前記軸線を中心とした外周側に突出して外周端が前記ロータの駆動マグネットに相対向すると共に、前記外周端側に周方向に拡大された磁路拡大部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記ロータは、前記ステータの内周側に配設され、
   前記ステータの各非巻装ティースは、前記軸線を中心とした内周側に突出して内周端が前記ロータの駆動マグネットに相対向すると共に、前記外周端側に周方向に拡大された磁路拡大部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ。
5. 前記各非巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅と、前記各巻装ティースの前記駆動マグネットに対する対向面の周方向の幅との比が、1.05〜1.6の範囲内に設定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のブラシレスモータ。

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