JP2020178457A - 駆動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転化を含む高出力化と軽量化とが両立できる小型の駆動モータを実現する。【解決手段】所定方向に回転する駆動モータ５０である。マグネットを有さず、複数の突極部５２ｂを有するロータ５２を備える。ステータコア６０は、複数の要素コア６１と複数のマグネット６２とを有している。突極部５２ｂにスリット５２ｃが形成されている。突極部５２ｂが、スリット５２ｃより回転方向の前側に、横断面積の大きい大磁路部５２ｄを有し、かつ、スリット５２ｃより回転方向の後側に、横断面積の小さい小磁路部５２ｅを有している。【選択図】図４

Description

開示する技術は、ロータにマグネットを使用しない所定方向に回転する駆動モータに関し、その中でも、超高速回転に適した駆動モータに関する。

近年、掃除機本体、ホース、電気コードなどが省略された、いわゆるスティック型の掃除機が注目されている。スティック型の掃除機では、小型のファンを高速で回転させて高い吸引力を発生させる必要がある。そのため、ある程度のトルクを確保しながら、小型軽量で、５００００ｒ／ｍｉｎ以上の高速回転、さらには１０００００ｒ／ｍｉｎ以上の超高速回転が実現できる駆動モータ（ミニファンモータ）が求められている。

一般的にモータのロータに用いられるマグネットの許容引張応力は低く、超高速回転させた場合に生じる遠心力によって破壊され、飛散してしまうことから、ロータ表面をＳＵＳ管や、カーボンファイバ、グラスファイバによって保護する構造が見られる。一方では、ロータにマグネットを使用することなく、マグネットの許容引張応力よりもはるかに高い許容引張応力を有する電磁鋼板のみで構成されたスイッチドリラクタンスモータもあり、このモータのロータは許容引張応力の高い電磁鋼板のみで構成されていることから、堅牢な構造となり、マグネット形モータと比べると、ロータを超高速回転させても、破損のおそれがほとんど無い。従って、ミニファンモータに好適である。

一方、スイッチドリラクタンスモータは、ステータのコイルに通電することによって励磁されたステータティースに鉄である回転子が引き寄せられる吸引力のみで回転するので、高出力化するためにはコイル巻数の増加や、コイル断面積の拡大が必須であり、比重の大きな銅の使用量を増やすこととなる。そのため、磁気的な吸引力と反発力とを利用して回転するマグネット形モータと比べると、モータ出力の面、効率の面、小型軽量化の面では不利がある。

そこで、ステータにコイルとマグネットとを設置し、ステータに配置されたマグネットから流れる磁束によって励磁されたロータティースとコイルによって励磁されたステータティースが互いに引き寄せあう力によって吸引力を強化できるようにしたフラックススイッチングモータが提案されている（例えば、特許文献１，２）。

特開２００２−１９９６７９号公報 特許第５７９１７１３号公報

一般に、モータには鉄素材が多く用いられている。そのため、モータは重くなり易いという問題がある。モータのサイズが小さくなれば、それだけ軽量にはなるが、上述したミニファンモータなどでは、更なる軽量化（超軽量化）が要求される。

そこで、開示する技術の主たる目的は、高速回転化を含む高出力化と軽量化とが両立できる駆動モータを実現することにある。

開示する技術は、所定方向に回転する駆動モータに関する。

前記駆動モータは、回転可能なシャフトと、前記シャフトと一体に設けられていて、マグネットを有さずに、放射状に突出する複数の突極部を有するロータと、前記ロータの周囲にエアギャップを隔てて設置されるステータと、を備える。

前記ステータは、バックヨーク部、および、前記バックヨーク部から内側に延びる複数のティース部を有するステータコアと、前記ティース部の周囲に設置される複数のコイルと、を有している。

前記ステータコアは、複数の要素コアと複数のマグネットと、を有している。

前記突極部には、空隙が形成されている。そして、前記突極部が、前記空隙より回転方向の前側を延びる横断面積の大きい大磁路部と、前記空隙より回転方向の後側を延びる横断面積の小さい小磁路部と有している。

すなわち、この駆動モータでは、ロータがマグネットを有していない。従って、駆動モータのロータは、許容引張応力の高い電磁鋼板のみで構成されていることから、堅牢な構造となるため、ロータを高速回転、超高速回転させても破損のおそれはほとんど無い。

また、そのステータコアは、複数の要素コアおよび複数のマグネットを有しており、いわゆるフラックススイッチングモータに相当する。従って、前記マグネットの磁束が、前記要素コアから前記エアギャップを介して前記ロータの前記突極部の突端から流れ込み、またその磁束が別の前記突極部の突端から流れ出て前記エアギャップ・前記要素コアを通り別の前記マグネットに戻るという磁気回路が構成され、前記突極部は、前記ロータの回転角に応じてＮ極、あるいはＳ極に磁化されることで、磁気的な吸引力が強化されており、高出力で高速回転が安定して行える。

そして、ロータの突極部には空隙が形成されている。ロータは、いわば金属の塊であるため、高重量である。そのロータの複数の突極部に空隙を形成することで、ロータ、ひいては駆動モータを大幅に軽量化できる。

しかも、その突極部が、回転方向の前側に、横断面積の大きい大磁路部を有し、回転方向の後側に、横断面積の小さい小磁路部を有している。

ロータは、前記ティース部と前記突極部との間に生じる磁気的な吸引力によって回転する。この時、前記ティース部と前記大磁路部との間には、前記マグネットから多くのマグネット磁束が流入し、回転方向を前進する側に大きな吸引力が作用する。一方、回転方向の後側に位置する小磁路部は、横断面積が小さいので、前記ティース部と前記小磁路部との間には、大磁路部と比較して少量のマグネット磁束しか流入出しないので、回転方向を後進する側には、小さな吸引力しか作用しない。

それにより、ロータの回転方向とは逆向きの方向に発生するマグネットトルクを抑制できる。その結果、ロータの回転方向に必要なモータトルクを増加させることができ、小型であっても高出力を得ることができる。従って、軽量化と高出力化とが両立できる。

前記駆動モータはまた、前記空隙が、軸方向に貫通して径方向に延びるスリットからなり、前記突極部の厚みが、前記スリットに対して回転方向の後側の部分より前側の部分の方が大きくなっている、としてもよい。

このようなスリットであれば、容易に加工できる。簡単かつ高精度に、大磁路部および小磁路部が形成できる。

前記駆動モータはまた、前記マグネットの各々が、径方向を外側に向かうほど遠ざかる一対の傾斜した側面を有し、前記側面の各々が、前記ティースと面接触している、としてもよい。

そうすれば、マグネットの磁極の表面積が大きくなるので、高い磁力を得ることができる。

前記モータはまた、前記マグネット各々のモータ内径側に位置する端面が、前記ティースの突端よりもモータ外径側に位置している、としてもよい。

そうすれば、前記マグネットが前記ティースからの漏れ磁束に曝される量が減少し、不可逆減磁、つまり磁力の低下を抑制できることから、モータ出力の安定化が可能となる。また、前記漏れ磁束が前記マグネットを通過する際に発生する渦電流も同様に低減できることから、モータの高効率化も実現可能となる。

前記駆動モータはまた、マグネットの各々に、樹脂成分を４０容量％以上含む、異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎボンド磁石が用いられている、としてもよい。

樹脂成分が４０容量％以上であれば、磁石を軽量にできる。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂボンド磁石
よりも比重の小さいＳｍ−Ｆｅ−Ｎボンド磁石を採用することで、更に軽量にできる。そして、異方性の磁石の採用によって磁力を強めることができるため、モータの出力密度の大幅なアップが実現可能となる。更に、絶縁体である樹脂成分を多く含むマグネットの採用によって、マグネットに生じる渦電流損が減少するので、樹脂量を増やしてもモータの高効率化が実現可能となる。

前記駆動モータはまた、前記シャフトに取り付けられるインペラと、中央部に吸気口を有し、前記インペラに被さるように配置されるシュラウドと、を更に備えることにより、ファンモータを構成してもよい。

ファンモータであれば、所定方向に高速で回転することが求められる。この駆動モータは、その要求に合致するため、極めて効果的である。シャフトにインペラを取り付け、インペラに被さるようにシュラウドを配置する一体型のファンモータであれば、小型の駆動モータとの組み合わせも良好である。

その場合、外径が１００ｍｍ以下、全高が５０ｍｍ以下であり、吸込仕事率が２５０Ｗ以上のミニファンモータを構成するのが好ましい。

このようなミニファンモータであれば、スティック型の掃除機に好適であり、利便性に優れた掃除機が実現可能になる。

更にその場合、前記コイルが、長方形の断面を有する平角線をその短辺側に曲げるエッジワイズ巻きにより、所定の内法を有するように形成されており、前記ティース部の各々が、前記コイルの内法に嵌合する外法を有し、前記ティース部の各々に前記コイルの各々が装着されている、とするとよい。

コイルをステータに取り付ける工程が簡単になるので、超ミニサイズでも製造が可能になる。更に、エッジワイズ巻きにすることによって、平角線が前記ティースからの漏れ磁束に曝される側面積が小さくなることから、渦電流の抑制に伴う高効率化を実現可能となる。

開示する技術によれば、実用的なトルクを確保しながら、高速回転化を含む高出力化と軽量化とが両立できる駆動モータが実現できる。

実施形態の駆動モータで構成したミニファンモータの適用事例（スティック型の掃除機）を示す概略図である。 実施形態の駆動モータで構成したミニファンモータの概略斜視図である。 ミニファンモータを分解した図である。 駆動モータを示す概略斜視図である。 ステータを示す概略図である（コイルは省略）。 ステータコアを示す概略図である。 コイルを示す概略斜視図である。 駆動モータの回転時における磁気状態を説明するための図である。 駆動モータの変形例を示す概略斜視図である。

以下、開示する技術の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

説明で用いる上下の方向は、便宜上、図２に矢印で示す方向による。また、軸方向は回転軸Ｐが延びる方向を意味し、周方向は回転軸Ｐの周囲の方向を意味し、径方向は、回転軸Ｐを中心とする半径または直径の方向を意味する。

＜開示する技術の適用例＞
図１に、開示する技術に好適な、スティック型の掃除機１を例示する。この掃除機１は、コードレスタイプであり、内蔵するバッテリー８の電力で駆動できるように構成されている。

この掃除機１に、開示する技術を適用したミニファンモータ２が搭載されている。掃除機１は、吸込部３、管部４、本体部５、ダストケース６、把手部７などで構成されている。

吸込部３は、下面に吸込口３ａを有し、回動自在なローラ３ｂにより、床面に沿ってスライド自在に構成されている。管部４は、伸縮可能な細長い筒状の部材からなる。管部４は、その下端部は吸込部３に接続され、その上端部は本体部５に接続されている。管部４は、吸込口３ａと本体部５とを連通させている。

本体部５は、管部４よりもやや大きなサイズに形成されている。本体部５に、ミニファンモータ２、バッテリー８、制御部９などが収容されている。制御部９は、ミニファンモータ２の駆動を制御する。バッテリー８は、充電可能な二次電池であり、ミニファンモータ２に電力を供給する。

把手部７は、ユーザが把持する部分であり、本体部５と一体に設けられている。把持部は、本体部５の後側から後方に突き出すように設けられている。掃除機１は、ユーザが把持部を片手で持った状態で扱えるように構成されている。

把持部の下側にダストケース６が設置されている。ダストケース６は、本体部５から脱着可能に構成されている。ミニファンモータ２は、ダストケース６に隣接した位置に配置されている。ミニファンモータ２は、制御部９の制御に従い、バッテリー８から供給される電力によって駆動する。ミニファンモータ２が駆動すると、強力な吸引力が形成される。それにより、吸込口３ａから吸い込まれるダストが、管部４を通ってダストケース６に集積される。

（ミニファンモータ２）
図２にミニファンモータ２を示す。ミニファンモータ２は、ファンとモータとが一体に構成されている小型の装置である。ファンは、いわゆる遠心ファンである。回転軸Ｐを中心にインペラ２０が回転することにより、吸気口３１から空気を吸い込んで、径方向の外側に向けて空気を吐出する。

本体部５に収容できるように、ミニファンモータ２の外径Ｄおよび全高Ｈは、非常に小さく設計されている。具体的には、外径Ｄは１００ｍｍ以下が好ましく、全高Ｈは５０ｍｍ以下が好ましい。例えば、図例のミニファンモータ２の場合、外径Ｄは略７０ｍｍ、全高Ｈは略４０ｍｍ程度の大きさ（いわゆる手のひらサイズ）である。従って、その重量も軽く、手のひらに載せても苦にならないレベルである。

しかも、バッテリー８の電力を用いて、掃除機１として十分な性能が得られるように、高効率で高出力が得られるように構成されている。図例のミニファンモータ２の場合、６００Ｗの消費電力で、５００００ｒ／ｍｉｎ以上の高速回転、さらには１０００００ｒ／ｍｉｎ以上の超高速回転で駆動でき、２５０Ｗ以上の吸込仕事率が得られるように構成されている。

図２とともに、図３に分解して示すように、ミニファンモータ２は、ハウジング１０と、インペラ２０と、シュラウド３０と、基板４０と、駆動モータ５０と、を備えている。なお、開示する技術は駆動モータ５０に適用されている。

ハウジング１０は、第１ハウジング１０ａと第２ハウジング１０ｂとを上下に突き合わせることによって構成されている。ハウジング１０は、上下一対の環状枠と、これら環状枠を連結する複数の柱状枠とを有し、カゴ状に形成されている。そのハウジング１０の内部に、駆動モータ５０が収容されている。

インペラ２０は、略円錐形状を有しており、ハウジング１０の上側に配置されている。インペラ２０の外周面には、複数のベーン２１が設けられている。インペラ２０は、シャフト５１の先端部に回転不能な状態で取り付けられている。

シュラウド３０は、インペラ２０に被さるようにハウジング１０の上側に固定されている。シュラウド３０の中央部に、円形に開口した吸気口３１が形成されている。

基板４０は、円板状の部材からなり、ハウジング１０の下側に取り付けられている。基板４０の上面および下面には、コンデンサ４１や半導体素子４２などの電機部品が設けられている。

（駆動モータ５０）
駆動モータ５０は、シャフト５１、ロータ５２、およびステータ５３を有している。

駆動モータ５０は、ステータ５３にはマグネット６２が設置され、ロータ５２は磁性体のみで構成されていて、マグネット６２はロータ５２を磁化できるように構成されている。いわゆるフラックススイッチングモータであり、マグネットトルクを利用して、反時計回りの方向（ＣＣＷ方向）の一方向にのみに回転するように構成されている。

（シャフト５１）
図４に示すように、シャフト５１は、円柱状の部材からなる。シャフト５１の軸心は回転軸Ｐに一致している。図３に示すように、シャフト５１は、ハウジング１０の内部に位置する基端部５１ａと、ハウジング１０の上方に突出する先端部５１ｂとを有している。基端部５１ａの上部および下部に、一対のベアリング５４，５４が装着されており、これらベアリング５４，５４を介して、シャフト５１はハウジング１０に回転可能な状態で軸支されている。基端部５１ａの中間部に、ロータ５２がシャフト５１と一体に設けられている。

（ロータ５２）
ロータ５２は、円柱形状をしたボス部５２ａと、ボス部５２ａの外周面から放射状に突出する複数（本実施形態では６つ）の突極部５２ｂとを有している。ロータ５２にはマグネットは設置されていない。鉄材のみで形成されている。具体的には、ロータ５２は、上述した略星形状をした複数の鉄板（磁性体）を上下方向に積層することによって形成されている。

ボス部５２ａの中心に形成されている軸孔に基端部５１ａを圧入することにより、ロータ５２がシャフト５１に固定されている。各突極部５２ｂは、ボス部５２ａの外周面から径方向の外側に向かって突出している。各突極部５２ｂは、周方向に等間隔で配置されている。

各突極部５２ｂは、一対の突極側面５２１，５２３と、これら突極側面５２１，５２３のモータ径方向外側の突端縁に連なる突極端面５２２と、を有している。一対の突極側面５２１，５２３は、いずれも平面からなり、周方向に面した状態で互いに略平行に延びている。また、突極端面５２２は、突極側面５２３に繋がる突極端面５２５と、突極側面５２１に繋がる突極端面５２４とを有している。そして、突極端面５２４と突極端面５２５の間には、僅かに湾曲部を形成して、突極端面５２５部はエアギャップが少し大きくなっている。すなわち、各突極部５２ｂは、モータ５０の回転方向（ＣＣＷ方向）に対して突極端面５２５分せり出した構造になっている（いわゆる非対称構造）。また、各突極部５２ｂには、スリット５２ｃが形成されているが、これについては後述する。

（ステータ５３）
図４に示すように、ステータ５３は、複数の部材で略円環状に構成されている。ステータ５３は、ロータ５２の周囲に所定のエアギャップＧを隔てた状態で、ハウジング１０に設置されている（いわゆるインナーロータ型）。ステータ５３は、ステータコア６０、インシュレータ７０、およびコイル８０を有している。

図５に、コイル８０を省略したステータ５３を示す。図６に、更にインシュレータ７０を省略した状態である、ステータコア６０を示す。

ステータ５３（ステータコア６０）は、円筒状のバックヨーク部６０ａと、バックヨーク部６０ａから内側に放射状に延びる複数（本実施形態では８つ）のティース部６０ｂと、を有している。各ティース部６０ｂは、周方向に等間隔で配置されている。隣接する２つのティース部６０ｂ，６０ｂの間には、コイル８０を収容するスロット６０ｃが形成されている。

ティース部６０ｂの幅（周方向の大きさ）は、突端部分を除いて略同じ大きさに形成されている（突端部分の幅は狭い）。各ティース部６０ｂの突端と、ロータ５２の突極部５２ｂの突端との間に、所定の大きさのエアギャップＧが形成されるように、ステータ５３の内径およびロータ５２の外径が設計されている。

図６に示すように、ステータコア６０は、上面視（上方から見た場合を意味）が略Ｕ形状をした複数（本実施形態では８つ）の要素コア６１と、複数（本実施形態では８つ）のマグネット６２と、で構成されている。

各要素コア６１は、略Ｕ形状をした複数の鉄板（磁性体）を上下方向に積層することによって形成されている。各要素コア６１は、上面視が円弧状のヨーク要素６１ａと、ヨーク要素６１ａの両端から対向状に延出される一対のティース要素６１ｂ，６１ｂとを有し、軸方向に対して上下方向に一定の厚みを有するように構成されている。ヨーク要素６１ａは、バックヨーク部６０ａの一部を構成し、各ティース要素６１ｂは、ティース部６０ｂの側部を構成する。

各マグネット６２は、樹脂成分を４０ｖｏｌ．％以上含む異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎボンド磁石を用いて、略板形状に形成されている。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂボンド磁石よりも比重の小さいＳｍ−Ｆｅ−Ｎボンド磁石を採用することで、モータ５０を軽量化でき、また、異方性の磁石の採用によって磁力を強めることができるため、モータ５０の出力密度の大幅なアップが実現可能となる。更に、絶縁体である樹脂成分を４０ｖｏｌ．％以上とすることによって、マグネットに生じる渦電流が減少することから、樹脂量を増やしてもモータ５０を高効率化できる。

各マグネット６２は、詳細には、径方向を外側に向かうほど遠ざかる一対の傾斜した矩形の側面６２ａ，６２ａと、幅の狭い矩形の内側端面６２ｂと、幅の広い矩形の外側端面６２ｃと、を有している。側面６２ａの一方がＮ極を構成し、他方の側面６２ａがＳ極を構成している。

各マグネット６２は、ステータコア６０において、同じ磁極が周方向に対向した状態で放射状に配置されている。そして、隣接する２つの要素コア６１，６１の対向しているティース要素６１ｂ，６１ｂの間に、１つのマグネット６２を挟んだ状態で、要素コア６１およびマグネット６２の各々が、円環状に連結されている。

各マグネット６２の側面６２ａの各々は、隣接している２つの要素コア６１，６１の、対向している各ティース要素６１ｂ，６１ｂと面接触している。各マグネット６２の側面６２ａは、傾斜しているので、傾斜していない場合に比べて、その表面積は大きくなっている。それにより、より強い磁力を生じることが可能になるので、モータ５０を高出力化できる。

各マグネット６２の内側端面６２ｂは、各ティース要素６１ｂの突端よりも奥方（径方向を外側）に位置している。駆動モータ５０の回転時には、ティース部６０ｂの突端と突極部５２ｂの突端との間に、磁路（磁束の流路）が形成されるが、その際、マグネット６２の内側端面６２ｂよりも各ティース要素６１ｂの突端をエアギャップＧに突出させることで、マグネット６２に向かう磁束、つまりはマグネット６２が曝される磁束の量を抑制できる。従って、マグネット６２の不可逆減磁、および渦電流の発生を抑制する作用を有することができる。

図５に示すように、円環状に連結されたステータコア６０の周囲には、プラスチック製（絶縁素材）のインシュレータ７０が装着されている。具体的には、ティース部６０ｂの上面、ティース部６０ｂの両側面の一部、バックヨーク部６０ａの一部（スロット６０ｃに面する部分）などが、インシュレータ７０によって被覆されている。ティース部６０ｂの突端（エアギャップＧに臨んでいる部分）に位置するステータコア６０は、インシュレータ７０から露出している。

図４に示すように、各ティース部６０ｂのインシュレータ７０で被覆されている部分に、コイル８０が設置されている。この駆動モータ５０は、ミニファンモータ２に用いられているため、そのサイズは非常に小さい。コイル８０もそれに応じた微小なサイズとなっている。

図７に、コイル８０を示す。コイル８０は、高い磁力を発生でき、かつ、組み立てが容易なように工夫されている。

すなわち、各コイル８０は、所定の内法を有するように形成されている。そして、各ティース部６０ｂが、コイル８０の内法に嵌合する外法を有し、各ティース部６０ｂに、所定形状に形成された各コイル８０が装着できるように構成されている。

各コイル８０は、銅等の電気導体を絶縁膜で被覆して構成された電線を巻回して形成されている。その電線には、長方形の横断面を有する平角線８０ａが用いられている。平角線８０ａを、その横断面の短辺側に曲げることにより、コイル８０が形成されている（エッジワイズ巻き）。

平角線８０ａであれば、隙間無く巻回できるので、丸線に比べて高い占積率が得られる。しかも、エッジワイズ巻きであれば、厚みの小さい短辺側が巻回されていくので、巻回方向（軸方向）におけるコイル８０のサイズも小さくでき、モータ５０の小型化が可能となる。また、平角線８０ａの周方向の側面積を小さく出来ることから、各ティース部６０ｂから漏れ出るフリンジング磁束に平角線８０ａが曝されることで発生する渦電流を抑制でき、モータ５０の高効率化ができる。更に、短辺側が小さくても、長辺側を大きくすることで、平角線８０ａの断面積を大きく、つまり電線を太くできる。従って、大きな電流を流すことができるので、高い磁力を発生できる。

各ティース部６０ｂに装着された各コイル８０の端部は、絶縁膜が除かれた状態で、基板４０の所定の端子に接続されている。基板４０には、バッテリー８から電力が供給されている。基板４０には、その電力を切り替える複数のスイッチング素子が設置されていて、これらスイッチング素子を制御部９が制御することにより、各コイル８０には、所定の電流（交流）が供給されるようになっている。

この駆動モータ５０の場合、Ａ相およびＢ相からなる２相の異なるコイル群が構成されている。図４に模様別で示すように、Ａ相およびＢ相の各コイル群は、周方向に交互に並ぶように配置されている。これら各相のコイル群に、位相の異なる２つの電流（交流）が供給される。

この際、各突極部５２ｂを、モータ５０の回転方向（ＣＣＷ方向）に対して突極端面５２５分せり出した構造（非対称構造）にしていることで、２相のモータでありながら、始動時の安定性の確保や、ＣＣＷ方向への回転方向の一律化を実現している。なお、回転方向にせり出した突極端面５２５は３相モータの場合は不要である。

誘起電圧の変化などから、ステータ５３に対するロータ５２の回転位置が検出され、その回転位置に基づいて、各コイル群への通電状態を切り替える制御が行われる。それにより、ステータ５３に、ロータ５２を回転させる磁界（回転磁界）が形成される。その回転磁界と、各マグネット６２によって磁化された突極部５２ｂとの磁気的な吸引力（マグネットトルク）により、ロータ５２は、反時計回りに回転する。

（ロータ５２の詳細構造）
上述したように、ロータ５２の各突極部５２ｂには、スリット５２ｃ（空隙の一例）が形成されている。スリット５２ｃは、軸方向に貫通している。スリット５２ｃはまた、ボス部５２ａとの境界部位から突極部５２ｂの突端部位まで、径方向を直線状に延びている。

ロータ５２は、いわば鉄の塊である。そのため、ロータ５２は高重量であるが、各突極部５２ｂにスリット５２ｃを形成することで、ロータ５２、ひいては駆動モータ５０を大幅に軽量化できる。

しかも、図４に示すように、各突極部５２ｂのスリット５２ｃよりも回転方向の前側（回転方向の前進側、この駆動モータ５０の場合、ＣＣＷ側）には、大きい厚み（幅）で径方向に延びる部分（大磁路部５２ｄ）が設けられている。そして、各突極部５２ｂのスリット５２ｃより回転方向の後側（回転方向の後進側、この駆動モータ５０の場合、ＣＷ側）には、小さい厚み（幅）で径方向に延びる部分（小磁路部５２ｅ）が設けられている。

すなわち、回転方向の前側に位置する大磁路部５２ｄの横断面積は、回転方向の後側に位置する小磁路部５２ｅの横断面積よりも大きくなっている。それにより、マグネット６２の磁束が大磁路部５２ｄに多く流入出し、逆に小磁路部５２ｅに流入出する磁束量は少なくなる。そのため、モータ５０の回転方向への磁気的吸引力は大きくなり、逆にモータ５０の反回転方向（このモータ５０の場合、ＣＷ方向）への磁気的吸引力は小さくなる。従って、モータ５０の高トルク化を実現できることから、高出力化と軽量化とが両立できる。

図８に、駆動モータ５０の回転時における所定の磁気状態を模式的に示す。ロータ５２は、矢印Ｒで示すように、反時計回りに回転している。

回転方向の前側に位置する大磁路部５２ｄは、横断面積が大きいので、ティース部６０ｂ（ティース要素６１ｂの部分）と大磁路部５２ｄとの間には、矢印Ｙ１で示すように、多くのマグネット磁束が流入出するため、回転方向を前進する側に大きな吸引力が作用する。

一方、回転方向の後側に位置する小磁路部５２ｅは、横断面積が小さいので、矢印Ｙ２で示すように、ティース部６０ｂ（ティース要素６１ｂの部分）と小磁路部５２ｅとの間には、大磁路部と比較して少量のマグネット磁束しか流入出しないことから、回転方向を後進する側には、小さな吸引力しか作用しない。

それにより、ロータ５２の回転方向とは逆向きの方向に発生するマグネットトルクを抑制できる。その結果、モータ５０のトルクを増加させることができ、小型であっても高出力を得ることができ、高出力化と軽量化とが両立できる。

＜変形例＞
図９に、駆動モータ５０の変形例を示す。本変形例の駆動モータ５０では、４つの突極部５２ｂを有するロータ５２が用いられている。コイル８０は８つであるが、この駆動モータ５０では、１つの電流（交流）の通電状態を切り替えることで、回転磁界を形成する（いわゆる単相）。

ミニファンモータ２の場合、５００００ｒ／ｍｉｎ以上の高速回転、さらには１０００００ｒ／ｍｉｎ以上の超高速回転が求められる。突極部５２ｂが多いとそれだけ、１回転の間に行われる通電切替制御が増加する。そのため、回転数が大幅に高くなると、通電切替制御が煩雑になり、制御が不安定になったり制御不能になったりするおそれがある。従って、突極部５２ｂが少ない本変形例の駆動モータ５０は、超高速回転に有利である。

なお、開示する技術にかかる駆動モータは、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、上述した実施形態では、スティック型の掃除機への適用例を示したが、開示する技術が適用できるのは、それに限らない。例えば、ジューサーミキサーやフードプロセッサーなどその他の家電製品、ロボット等の駆動にも適用できる。

空隙の形状は、スリットに限らない。突極部に空隙を形成することによって、突極部の回転方向の前側の部分に、後側の部分よりも大きな磁路が形成されていればよい。例えば、径方向に延びる溝であってもよいし、突極部の内部に形成された空間であってもよい。空隙が複数の小さな空隙に分断されていてもよい。

スリットの形状も一例である。仕様に応じて、多少湾曲したり、幅が大小したり、斜めに延びたりしていてもよい。

コイル８０の電線は平角線が好ましいが、それに限るものではない。通常の丸線であってもよい。

また、モータ５０は、いわゆる二相８スロット６突極のモータとして、また変形例についてはいわゆる単相８スロット４突極のモータとして動作するが、開示する技術にかかるモータは、上述した相数、スロット数、突極数以外の種々の組み合わせ、例えば三相１２スロット１０突極をも包含する。

１ 掃除機
２ ミニファンモータ
１０ ハウジング
２０ インペラ
３０ シュラウド
４０ 基板
５０ 駆動モータ
５１ シャフト
５２ ロータ
５２ｂ 突極部
５２ｃ スリット（空隙）
５２ｄ 大磁路部
５２ｅ 小磁路部
５３ ステータ
６０ ステータコア
６０ａ バックヨーク部
６０ｂ ティース部
６０ｃ スロット
６１ 要素コア
６１ａ ヨーク要素
６１ｂ ティース要素
６２ マグネット
７０ インシュレータ
８０ コイル
８０ａ 平角線
Ｐ 回転軸
Ｇ エアギャップ
５２１〜５２５ 突極側面

Claims (8)

1. 所定方向に回転する駆動モータであって、
   回転可能なシャフトと、
   前記シャフトと一体に設けられていて、マグネットを有さずに、放射状に突出する複数の突極部を有するロータと、
   前記ロータの周囲にエアギャップを隔てて設置されるステータと、
   を備え、
   前記ステータは、
   バックヨーク部、および、前記バックヨーク部から内側に延びる複数のティース部を有するステータコアと、
   前記ティース部の周囲に設置される複数のコイルと、
   を有し、
   前記ステータコアは、複数の要素コアと複数のマグネットと、を有し、
   前記突極部に空隙が形成されていて、前記突極部が、前記空隙より回転方向の前側を延びる横断面積の大きい大磁路部と、前記空隙より回転方向の後側を延びる横断面積の小さい小磁路部と有している駆動モータ。
2. 請求項１に記載の駆動モータにおいて、
   前記空隙が、軸方向に貫通して径方向に延びるスリットからなり、前記突極部の厚みが、前記スリットに対して回転方向の後側の部分より前側の部分の方が大きくなっている駆動モータ。
3. 請求項１に記載の駆動モータにおいて、
   前記マグネットの各々が、径方向を外側に向かうほど遠ざかる一対の傾斜した側面を有し、
   前記側面の各々が、前記ティース部と面接触している駆動モータ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の駆動モータにおいて、
   マグネットの各々に、樹脂成分を４０ｖｏｌ．％以上含む、異方性のＳｍ−Ｆｅ−Ｎボンド磁石が用いられている駆動モータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の駆動モータにおいて、
   前記マグネット各々のモータ内径側に位置する端面が、前記ティース部の突端よりも外径側に位置している駆動モータ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の駆動モータにおいて、
   前記シャフトに取り付けられるインペラと、
   中央部に吸気口を有し、前記インペラに被さるように配置されるシュラウドと、
   を更に備え、
   ファンモータを構成している駆動モータ。
7. 請求項６に記載の駆動モータにおいて、
   外径が１００ｍｍ以下、全高が５０ｍｍ以下であり、吸込仕事率が２５０Ｗ以上のミニファンモータを構成している駆動モータ。
8. 請求項７に記載の駆動モータにおいて、
   前記コイルが、長方形の断面を有する平角線をその短辺側に曲げるエッジワイズ巻きにより、所定の内法を有するように形成されており、
   前記ティース部の各々が、前記コイルの内法に嵌合する外法を有し、
   前記ティース部の各々に前記コイルの各々が装着されている駆動モータ。

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