JP3207654U - 単相永久磁石モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】コギングトルクを低滅し、始動信頼性を改善できる単相永久磁石モータを提供する。【解決手段】単相永久磁石モータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを含む。固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻回された巻線とを含む。回転子50は、回転子鉄心53と、複数の永久磁石極55とを含む。固定子鉄心30は、少なくとも1つの第1の固定子鉄心ラミネーション310と、第1の固定子鉄心ラミネーションに積み重ねられた少なくとも1つの第2の固定子鉄心ラミネーション320とを含む。第1の固定子鉄心ラミネーションと第2の固定子鉄心ラミネーションの内部構造は、異なる。この構造は、モータの振動及び雑音を低減し、潜在的な始動死点を回避し、モータ始動信頼性を改善する。【選択図】図3
Description
本考案は、単相永久磁石モータに関し、特に積層された固定子鉄心を有する単相永久磁石モータに関する。
従来の単相永久磁石モータにおいて、固定子鉄心は、一体構造として設けられ、すなわち外部リング及び固定子鉄心の歯部は同時に一体構造に形成される。巻線の巻回しを容易にするために、各2つの隣接する歯部の磁極片の間に大きいスロット開口部が形成される。このように構成された単相永久磁石モータにおいて、大きいスロット開口部の存在が、過度に大きいコギングトルクをモータに発生させる場合がある。コギングトルクは、モータに振動及び雑音を発生させる場合がある。さらに、大きいスロット開口部の制限に起因して、モータは、小さい始動角度、及び乏しい始動信頼性を有することになる。
従って、改善された始動信頼性を有する新規な単相永久磁石モータが所望されている。
本考案は、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを含む単相永久磁石モータを提供する。固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻回された巻線とを含む。固定子鉄心は、少なくとも1つの第1の固定子鉄心ラミネーションと、第1の固定子鉄心ラミネーションに積み重ねられた少なくとも1つの第2の固定子鉄心ラミネーションと、を含む。第1の固定子鉄心ラミネーションと第2の固定子鉄心ラミネーションの内部構造は、異なる。回転子は、回転子鉄心と、複数の永久磁石極とを含む。
好ましくは、少なくとも1つの第1の固定子鉄心ラミネーションと、少なくとも1つの第2の固定子鉄心ラミネーションとが、モータの軸線方向に沿って交互に積み重ねられる。
好ましくは、固定子鉄心は、少なくとも一群の第1の固定子鉄心ラミネーション及び少なくとも一群の第2の固定子鉄心ラミネーションを含み、第1の固定子鉄心ラミネーションの各群は、少なくとも1つの第1の固定子鉄心ラミネーションを含み、第2の固定子鉄心ラミネーションの各群は、少なくとも1つの第2の固定子鉄心ラミネーションを含み、第1の固定子鉄心ラミネーションの少なくとも1つの群と、第2の固定子鉄心ラミネーション少なくとも1つの群とが、モータの軸線方向に沿って交互に積み重ねられる。
好ましくは、第1の固定子鉄心ラミネーションは、第1の外部リング部分と、第1の内部リング部分と、第1の内部リング部分と第1の外部リング部分との間に接続された複数の第1の巻付け部分とを含む。
好ましくは、第2の固定子鉄心ラミネーションは、第2の外部リング部分と、第2の外部リング部分から内方に延びる複数の第2の巻付け部分と、各第2の巻付け部分の遠位端から第2の巻付け部分の2つの円周方向側部へ延びる磁極片とを含み、各2つの隣接する磁極片の間にスロット開口部が定められ、第1の外部リング部分と第2の外部リング部分とが、モータの軸線方向に沿って積み重ねられ、第1の巻付け部分と第2の巻付け部分とが、モータの前記軸線方向に沿って積み重ねられ、第1の内部リング部分と第2の固定子鉄心ラミネーションの磁極片とが、モータの前記軸線方向に沿って積み重ねられる。
好ましくは、1つの対応する第2の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分は、対応する第2の巻付け部分の中心線に関して非対称である。
好ましくは、対応する第2の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分は、異なる長さを有し、又は、対応する第2の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分の内面は、回転子の中心から異なる距離で離間配置される。
好ましくは、永久磁石極が、回転子鉄心の外部円筒面上に配置され、永久磁石極の外部円周方向面及び第1の内部リング部分の内部円周方向面は、それぞれ2つの同心円筒面上に位置する。
好ましくは、永久磁石極は、回転子鉄心の外部円筒面上に配置され、永久磁石極の外部円周方向面は、回転子の中心から、外部円周方向面の円周方向中心から2つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する距離で離間配置される。
好ましくは、単相永久磁石モータは、各2つの隣接する第1の巻付け部分の間の第1の内部リング部分内に定められた位置決めスロットをさらに含み、位置決めスロットは、モータの軸線方向に沿って連続的又は断続的に延びており、各位置決めスロットは、2つの隣接する第1の巻付け部分から異なる距離で離間配置される。
好ましくは、位置決めスロットの数は、回転子の永久磁石極の数と等しいか又はその整数倍である。
好ましくは、位置決めスロットは、第1の内部リング部分の外部円周方向面と内部円周方向面との間に位置する。
好ましくは、位置決めスロットは、第1の内部リング部分の内部円周方向面の外に露出される。
好ましくは、磁気ブリッジが、各2つの隣接する第1の巻付け部分の間の第1の内部リング部分のセグメント内に定められ、第1の内部リング部分は、磁気ブリッジにおいて、位置決めスロットにおける磁気抵抗よりも大きい磁気抵抗を有する。
好ましくは、第1の内部リング部分の内部円周方向面及び磁極片の内部円周方向面は、同じ円筒面上に位置する。
好ましくは、第1の巻付け部分及び第1の外部リング部分は、別個に形成される。
好ましくは、磁気ブリッジが、各2つの隣接する第1の巻付け部分の間の第1の内部リング部分のセグメント上に形成される。
好ましくは、各磁気ブリッジは、対応する2つの隣接する第1の巻付け部分の間の中間部分に位置する。
好ましくは、第1の内部リング部分は、各磁気ブリッジの外面内に少なくとも1つの溝を定め、又は各磁気ブリッジの内面と外面との間に少なくとも1つの穴を定め、溝又は穴は、モータの軸線方向に延びる。
好ましくは、第1の内部リング部分は、複数の溝又は穴を各磁気ブリッジ内に定め、磁気ブリッジは、磁気ブリッジの中間部分において最大磁気抵抗を有する。
本考案の実施形態の単相永久磁石モータは、異なる構造を有する第1の固定子鉄心ラミネーションと第2の固定子鉄心ラミネーションとを積み重ねることにより形成される固定子鉄心を含む。これは、大きいスロット開口部を有する固定子鉄心ラミネーションのみを用いる従来のモータにおいて発生する振動及び雑音を低減し、そのことが、モータのコギングトルクを低減し、モータ始動の信頼性を高めることができる。
図面は縮尺通りには描かれていないこと、及び、類似の構造又は機能の要素は一般に例証の目的で図面全体にわたり同様の参照符号で表されることに留意されたい。図面は好ましい実施形態の説明を容易にすることのみを意図したものであることもまた留意されたい。図面は、説明される実施形態のあらゆる態様を示しているわけではなく、本開示の範囲を限定しない。
第1の実施形態
図1乃至図5を参照すると、本考案の第1の実施形態による単相永久磁石モータ10は、固定子20と、固定子に対して回転可能な回転子50とを含む。
図1乃至図5を参照すると、本考案の第1の実施形態による単相永久磁石モータ10は、固定子20と、固定子に対して回転可能な回転子50とを含む。
固定子20は、1つの開放端を有する円筒形外部ハウジング21と、外部ハウジング21の開放端に取り付けられたエンドキャップ23と、外部ハウジング21内に取り付けられた固定子鉄心30と、固定子鉄心30に取り付けられた絶縁ブラケット38と、固定子鉄心に巻回されて絶縁ブラケット38により支持された巻線39とを含む。固定子鉄心30は、複数の第1の固定子鉄心ラミネーション310と、複数の第2の固定子鉄心ラミネーション320とを積み重ねることにより形成される。各第1の固定子鉄心ラミネーション310は、第1の外部リング部分311と、第1の内部リング部分315と、第1の内部リング部分と外部リング部分との間に接続された複数の第1の巻付け部分313とを含む。第2の固定子鉄心ラミネーション320は、第2の外部リング部分321と、第2の外部リング部分321から内方に延びる複数の第2の巻付け部分323と、各第2の巻付け部分323の遠位端から2つの円周方向側部に延びる磁極片325とを含み、各2つの隣接する磁極片325の間にスロット開口部327が定められる。第1の外部リング部分311と第2の外部リング部分321とが、モータ10の軸線方向に沿って積み重ねられ、第1の巻付け部分313と第2の巻付け部分323とが、モータの軸線方向に沿って積み重ねられ、第1の内部リング部分315と、対応する磁極片325とが、モータの軸線方向に沿って積み重ねられる。1つの特定の実施形態において、第1の固定子鉄心ラミネーション310及び第2の固定子鉄心ラミネーション320は、所定のパターンで交互に積み重ねられる。本考案は、第1の固定子鉄心ラミネーション310及び第2の固定子鉄心ラミネーション320の数を特定の値に限定することを意図せず、第1及び第2の固定子鉄心ラミネーション310及び320が交互に配置されるパターンもまた、実際の要件に応じて様々に変えることができる。例えば、各第1の固定子鉄心ラミネーション310は、1つ又は2つの第2の固定子鉄心ラミネーション320と交互に配置され、又は代替的に、2つの第1の固定子鉄心ラミネーション310の各群が、2つ又は3つの第2の固定子鉄心ラミネーション320の各群と交互に配置される。図3に示す実施形態において、各第1の固定子鉄心ラミネーション310は、各第2の固定子鉄心ラミネーション320と交互に配置される。これは、固定子鉄心ラミネーションの数を3層に限定することを意図したものではないことを理解されたい。
巻線39は、モータの軸線方向に沿って積み重ねられた第1の巻付け部分313及び第2の巻付け部分323に巻回され、絶縁ブラケット38により固定子鉄心30から隔てられる。回転子50は、モータの軸線方向に沿って積み重ねられた第1の内部リング部分315及び磁極片325の内部に収容される。積み重ねられた第1の内部リング部分315及び磁極片325と、回転子50とが、回転子50が固定子20に対して回転することを可能にするためのエアギャップ41の境界を定める。
回転子50は、回転軸51と、回転子鉄心53と、複数の永久磁石極55とを含む。回転軸51は、回転子鉄心53の中心を貫通するとともに回転子鉄心53に固定されている。回転軸51の一端は、軸受24を貫通して固定子20のエンドキャップ23に取り付けられ、回転軸51の他端は、別の軸受を貫通して固定子20の円筒形外部ハウジング21の底部に取り付けられており、その結果、回転子50が固定子20に対して回転できるようになっている。
図6を参照すると、永久磁石極55は、複数の永久磁石部材56、例えば4つの永久磁石部材56により形成される。回転子鉄心53の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝54を定める。各溝54は、2つの隣接する永久磁石部材56の接合部に配置され、磁気漏れを低減する。永久磁石部材56は、回転子鉄心53の外部円周方向面に取り付けられる。永久磁石部材56の外部円周方向面及び第1の内部リング部分315の内部円周方向面は、それぞれ2つの同心円筒面上に位置し、第1の内部リング部分の内部円周方向面及び磁極片325の内部円周方向面は、同じ円筒面上に位置し、その結果、固定子20と回転子50との間に一様なエアギャップが定められるようになっている。本開示で用いられる「リング」という用語は、円周方向に沿って連続的に延びることにより形成される閉構造、例えば円形リング、正方形リング、矩形リングなどを指す。
本実施形態において、各2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の第1の内部リング部分315のセグメントは、磁気ブリッジ316を伴って形成される。磁気ブリッジ316は、磁気ブリッジ316の両側の他の部分よりも大きい磁気抵抗を有する。好ましくは、磁気ブリッジ316は、対応する2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の中央部分に位置する。代替的に、磁気ブリッジ316は、2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の中央位置から偏位することができる。詳細には、溝317が、各磁気ブリッジ316に対応する領域において第1の内部リング部分315の外部円周方向面内に定められる。1つ又はそれ以上の溝317、例えば3つの溝317が存在することができる。各磁気ブリッジ316が複数の溝317を有する場合、第1の巻付け部分313から遠い溝317ほど、より大きなサイズを有することができ、したがってより大きな磁気抵抗を有することができる。すなわち、第1の巻付け部分313に近い溝317ほど、より小さいサイズ(特に半径方向深さ)を有し、磁気ブリッジ316の磁気抵抗がより小さくなる。第1の巻付け部分313から遠い溝317ほど、より大きいサイズ(特に半径方向深さ)を有し、磁気ブリッジ316の磁気抵抗がより大きくなる。好ましくは、磁気ブリッジ316は、中央部分において最大磁気抵抗を有する。
第1の固定子鉄心ラミネーション310及び第2の固定子鉄心ラミネーション320は、磁気伝導性軟磁性材料で作られる。例えば、第1の固定子鉄心ラミネーション310及び第2の固定子鉄心ラミネーション320は、モータの軸線方向に沿って磁性ラミネーション(この分野ではケイ素鋼ラミネーションが通常用いられている)を積み重ねることにより形成される。好ましくは、第1の固定子鉄心ラミネーション310において、第1の巻付け部分313は、モータの円周方向に沿って均等に離間配置される。各第1の巻付け部分313は、第1の内部リング部分315から第1の外部リング部分311へ、実質的に半径方向に延びる。
さらに、図4を参照すると、各2つの隣接する第1の巻付け部分313(第1の巻付け部分313と半径方向に揃った第1の内部リング部分315の部分を含む)の間の第1の内部リング部分315は、位置決めスロット318を定める。各位置決めスロット318は、2つの隣接する第1の巻付け部分313から異なる距離で離間配置され、2つの隣接する第1の巻付け部分のうちの一方により近い。位置決めスロット318の数は、固定子の極の数及びリング形永久磁石極の数と同数であり、又は位置決めスロット318の数は、回転子の永久磁石極の数の整数倍である。本実施形態において、位置決めスロット318の数は、4である。本実施形態において、固定子巻線は、集中巻きであり、従って、巻付け部分の数は、固定子の極の数と同数である。代替的な実施形態において、固定子巻付け部分の数は、固定子極の数の整数倍、例えば2倍、3倍など、とすることができる。この実施形態において、位置決めスロット318は、モータの軸線方向に沿って離間配置され、かつ第1の内部リング部分315の内部円周方向面内に配置される。代替的な実施形態において、位置決めスロット318は、モータの軸線方向に沿って連続的に延びる。
好ましくは、位置決めスロットが第1の固定子鉄心ラミネーションの第1の内部リング部分内に形成される場合、第2の固定子鉄心ラミネーションは、対称構造を有するように構成される。図5に示すように、第2の巻付け部分323の中心線の両側の、第2の固定子鉄心ラミネーション320の磁極片325の部分は、第2の巻付け部分323の中心線に関して対称であり、磁極片325の内面及び第1の内部リング部分315の内面は、同じ円筒面上に位置する。
モータ10が通電していないとき、すなわち初期位置にあるとき、位置決めスロットに起因して、回転子磁石極55の極軸は、固定子巻付け部分の中心線、すなわち固定子極軸から偏位し、その結果、回転子50が死点から偏位するようになっている。回転子磁石極55の極軸と固定子極軸との間に形成される角度は、始動角度と呼ばれる。この実施形態において、始動角度は、電気角45度より大きく、かつ電気角135度より小さい。モータ10の固定子巻線39に一方向で電流が供給されると、回転子50は、一方向に沿って始動することができる。モータ10の巻線39に反対方向の電流が供給されると、回転子50は、反対方向に沿って始動することができる。始動角度が電気角90度に等しいとき、回転子50は、両方向に容易に始動することができ、すなわちこれが双方向始動を達成する最も容易な角度であることを理解されたい。始動角度が電気角90度から偏位しているとき、回転子は、一方向に、反対方向よりも容易に始動する。多数の実験から、始動角度が電気角45度から135度までの範囲内にあるとき、回転子50の始動は両方向で良好な信頼性を有することが見いだされた。
第2の実施形態
図7を参照すると、第1の実施形態とは異なり、溝317が、各磁気ブリッジ316に対応する領域において第1の内部リング部分313の外部円周方向面内に定められる。溝317の数は、1つだけである。溝317は、円弧形又は正方形などの任意の形態とすることができる。さらに、位置決めスロット318は、第1の内部リング部分315の外部円周方向面と内部円周方向面との間に位置し、見えない位置決めスロットである。好ましくは、位置決めスロット318は、第1の内部リング部分315の内部円周方向面により近い。位置決めスロット318は、モータの軸線方向に沿って離間配置され、又は連続的に延びることができる。
図7を参照すると、第1の実施形態とは異なり、溝317が、各磁気ブリッジ316に対応する領域において第1の内部リング部分313の外部円周方向面内に定められる。溝317の数は、1つだけである。溝317は、円弧形又は正方形などの任意の形態とすることができる。さらに、位置決めスロット318は、第1の内部リング部分315の外部円周方向面と内部円周方向面との間に位置し、見えない位置決めスロットである。好ましくは、位置決めスロット318は、第1の内部リング部分315の内部円周方向面により近い。位置決めスロット318は、モータの軸線方向に沿って離間配置され、又は連続的に延びることができる。
図8を参照すると、本実施形態において、回転子60は、回転子鉄心63と、回転子60の円周方向に沿って配置されたリング形永久磁石極65を含む。リング形永久磁石極65の外部円周方向面は、第1の内部リング部分315の内部円周方向面と同心であり、その結果、それらの間に一様なエアギャップ41が形成されるようになっている。詳細には、第1の内部リング部分315の内面は、軸線方向平面内で回転子60の中心を中心とする円上に位置する。リング形永久磁石極65の外面は、円筒形であり、回転子60の中心を中心とする円上に位置する。すなわち、第1の内部リング部分315の内部円周方向面は、永久磁石極65の外部円周方向面と同心であり、その結果、第1の内部リング部分315の内部円周方向面と永久磁石極65の外部円周方向面との間に一様なエアギャップが形成されるようになっている。
リング形永久磁石極65は、回転子鉄心63の外部円周方向面に取り付けられたリング形の単一の永久磁石部材66により形成することができる。回転子鉄心63の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝64を定める。各溝64は、2つの永久磁石極の接合部に位置して、磁気漏れを低減する。リング形永久磁石極65は、複数の円弧形永久磁石部材により形成することもできることを理解されたい。本実施形態の回転子60は、第1の実施形態の固定子20との組合せで用いることもでき、本実施形態の固定子もまた、第1の実施形態の回転子50との組合せで用いることもできることを理解されたい。
好ましくは、位置決めスロット318は、第1の固定子鉄心ラミネーション310の第1の内部リング部分315内に形成され、第2の固定子鉄心ラミネーション320は、対称構造を有するように構成される。詳細には、対応する第2の巻付け部分の中心線の両側の各磁極辺の部分は、第2の巻付け部分の中心線に関して対称である。
第3の実施形態
図9及び図10を参照すると、第1の実施形態又は第2の実施形態とは異なり、この実施形態の固定子鉄心は、固定子巻線39の巻回し効率を高めるために、分割型構造体である。詳細には、第1の巻付け部分313及び第1の外部リング部分311は、別個に形成され、次いで一緒に組み立てられる。本実施形態において、第1の巻付け部分313及び第1の内部リング部分315は一体構造体として一体に形成され、この一体構造体は、第1の外部リング部分311から分離している。同様に、第2の巻付け部分323及び第2の外部リング部分321は、別個に形成され、次いで一緒に組み立てられる。本実施形態において、各第2の巻付け部分323及び対応する磁極片325は、一体構造体として一体に形成され、この一体構造体は、第2の外部リング部分321から分離している。組み立て時、第1の巻付け部分313及び第2の巻付け部分323が、互いに積み重ねられる。次いで絶縁ブラケットが取り付けられ、巻線が巻回される。第1の外部リング部分311及び第2の外部リング部分321は、積み重ねられて円筒を形成する。巻線を巻回した後、第1の巻付け部分313及び第2の巻付け部分323の組合せが、第1の外部リング部分311と第2の外部リング部分321との積み重ねにより形成された円筒の内部に取り付けられ、このようにして巻線を有する固定子鉄心が実現する。
図9及び図10を参照すると、第1の実施形態又は第2の実施形態とは異なり、この実施形態の固定子鉄心は、固定子巻線39の巻回し効率を高めるために、分割型構造体である。詳細には、第1の巻付け部分313及び第1の外部リング部分311は、別個に形成され、次いで一緒に組み立てられる。本実施形態において、第1の巻付け部分313及び第1の内部リング部分315は一体構造体として一体に形成され、この一体構造体は、第1の外部リング部分311から分離している。同様に、第2の巻付け部分323及び第2の外部リング部分321は、別個に形成され、次いで一緒に組み立てられる。本実施形態において、各第2の巻付け部分323及び対応する磁極片325は、一体構造体として一体に形成され、この一体構造体は、第2の外部リング部分321から分離している。組み立て時、第1の巻付け部分313及び第2の巻付け部分323が、互いに積み重ねられる。次いで絶縁ブラケットが取り付けられ、巻線が巻回される。第1の外部リング部分311及び第2の外部リング部分321は、積み重ねられて円筒を形成する。巻線を巻回した後、第1の巻付け部分313及び第2の巻付け部分323の組合せが、第1の外部リング部分311と第2の外部リング部分321との積み重ねにより形成された円筒の内部に取り付けられ、このようにして巻線を有する固定子鉄心が実現する。
さらに、この実施形態において、図11を参照すると、回転子70は、回転子70の円周方向に沿って配置された複数の永久磁石極75を含む。各永久磁石極75の外面は、円弧形である。永久磁石極75の外部円周方向面は、回転子70の中心から、外部円周方向面の円周方向中心から2つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する距離で離間配置され、その結果、永久磁石極75と第1の内部リング部分315とが、それらの間に対称非一様エアギャップを形成するようになっている。好ましくは、対称非一様エアギャップは、その最小厚さの1.5倍を上回る最大厚さを有する。
各永久磁石極75は、単一の永久磁石部材76で形成され、又は代替的に、複数の永久磁石部材を接合することにより形成することができる。回転子70は、回転子鉄心73をさらに含む。永久磁石部材76は、回転子鉄心73の外部円周方向面に取り付けられる。回転子鉄心73の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝74を定める。各溝74は、2つの隣接する永久磁石極75の接合部に位置して、磁気漏れを低減する。永久磁石極75と第1の内部リング部分315の内部円周方向面との間に対称非一様エアギャップを形成するために、永久磁石部材76の外部円周方向面は、回転子70の中心から、永久磁石部材76の外部円周方向面の円周方向中心から2つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する距離で、離間配置される。詳細には、回転子鉄心73の外部円周方向面及び第1の内部リング部分315の内部円周方向面は、軸線方向平面内で同心円であり、永久磁石部材76の厚さは、その円周方向中心から2つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する。代替的に、永久磁石部材76の厚さは均一であり、回転子鉄心73の外部円周方向面が、回転子70の中心から、円周方向中心から2つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する距離で離間配置され、その結果、永久磁石部材76の外部円周方向面と回転子中心との距離が、円周方向中心から2つの円周方向端部へ向かって徐々に減少するようになっている。
上記実施形態において、磁気ブリッジ316における第1の固定子鉄心ラミネーション310の第1の外部リング部分311の半径方向サイズは、位置決めスロット318における第1の外部リング部分311のサイズより小さいことに留意されたい。そのため、位置決めスロット318が形成されてもなお、磁気ブリッジ316における第1の外部リング部分311の磁気抵抗は、最大である。
第4の実施形態
図12及び図13を参照すると、第1の実施形態とは異なり、この実施形態において、貫通穴312が、各磁気ブリッジ316に対応する領域において第1の固定子鉄心ラミネーションの第1の内部リング部分315内に形成される。1つ又はそれ以上の貫通穴312が存在することができる。磁気ブリッジ316は、2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の中央部分において最大磁気抵抗を有する。例えば、各磁気ブリッジ316が3つの貫通穴312を有する場合、貫通穴312は、モータの軸線方向に沿って延び、第1の巻付け部分313から遠い貫通穴312ほど、大きいサイズを有する。すなわち、第1の巻付け部分313に近い貫通穴312ほど、貫通穴312のサイズ(特に貫通穴の直径)はより小さい。第1の巻付け部分313から遠い貫通穴312ほど、貫通穴312のサイズ(特に貫通穴の直径)はより大きく、磁気ブリッジ316の磁気抵抗はより大きい。磁気ブリッジ316が、2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の中央部分において第1の内部リング部分315上に配置されている場合、2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の中央部分にある貫通穴312が最大直径を有し、磁気抵抗もまたこの位置で最大である。
図12及び図13を参照すると、第1の実施形態とは異なり、この実施形態において、貫通穴312が、各磁気ブリッジ316に対応する領域において第1の固定子鉄心ラミネーションの第1の内部リング部分315内に形成される。1つ又はそれ以上の貫通穴312が存在することができる。磁気ブリッジ316は、2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の中央部分において最大磁気抵抗を有する。例えば、各磁気ブリッジ316が3つの貫通穴312を有する場合、貫通穴312は、モータの軸線方向に沿って延び、第1の巻付け部分313から遠い貫通穴312ほど、大きいサイズを有する。すなわち、第1の巻付け部分313に近い貫通穴312ほど、貫通穴312のサイズ(特に貫通穴の直径)はより小さい。第1の巻付け部分313から遠い貫通穴312ほど、貫通穴312のサイズ(特に貫通穴の直径)はより大きく、磁気ブリッジ316の磁気抵抗はより大きい。磁気ブリッジ316が、2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の中央部分において第1の内部リング部分315上に配置されている場合、2つの隣接する第1の巻付け部分313の間の中央部分にある貫通穴312が最大直径を有し、磁気抵抗もまたこの位置で最大である。
この実施形態において、第1の固定子鉄心ラミネーションは、位置決めスロットを定めない。対応する第2の巻付け部分323の中心線の両側の、第2の固定子鉄心ラミネーション325の各磁極片325の部分は、第2の巻付け部分323の中心線に関して非対称である。図13に示すように、磁極片325の内面は、回転子中心から変化する距離で離間配置される。例えば、各磁極片325の内面は、回転子中心から、モータの円周方向に沿って一端から他端へ徐々に増大する距離で離間配置され、その結果、磁極片325の内面と回転子とがそれらの間に非一様エアギャップを定めるようになっており、それにより位置決めの結果が達成される。
この実施形態において、回転子80の永久磁石極85は、回転子鉄心83の外面に取り付けられる。各回転子永久磁石極85の外面は円弧面であり、永久磁石極85の外部円周方向面は、回転子の中心を中心とする円筒面上に位置する。
第5の実施形態
図14を参照すると、溝317が、各磁気ブリッジに対応する領域において、第1の固定子鉄心ラミネーションの第1の内部リング部分315の外部円周方向面内に定められる。1つ又はそれ以上の溝317が存在することができる。磁気ブリッジは、2つの隣接する第1の巻付け部分13の間の中間部分において最大磁気抵抗を有する。同様に、第1の固定子鉄心ラミネーションは、位置決めスロットを有さない。
図14を参照すると、溝317が、各磁気ブリッジに対応する領域において、第1の固定子鉄心ラミネーションの第1の内部リング部分315の外部円周方向面内に定められる。1つ又はそれ以上の溝317が存在することができる。磁気ブリッジは、2つの隣接する第1の巻付け部分13の間の中間部分において最大磁気抵抗を有する。同様に、第1の固定子鉄心ラミネーションは、位置決めスロットを有さない。
図15を参照すると、この実施形態において、第2の巻付け部分323の中心線の両側の、第2の固定子鉄心ラミネーションの磁極片325の部分は、異なる長さを有する。この場合、磁極片325の内面はまた、回転子の中心を中心とする円筒面上に位置することができる。すなわち、磁極片325の内面は、回転子中心から均等な距離で離間配置され、このことが、同様に、回転子の初期位置を死点から偏位させる。
上記実施形態の回転子及び固定子は、異なる組合せで用いることができること、すなわち、各実施形態の回転子を任意の実施形態の固定子との組合せで用いること、及び、各実施形態の固定子を任意の実施形態の回転子との組合せで用いることができることを理解されたい。
本考案の実施形態の単相永久磁石モータは、異なる内部構造を有する第1の固定子鉄心ラミネーションと第2の固定子鉄心ラミネーションとを積み重ねることにより形成される固定子鉄心を含む。これは、大きいスロット開口部を有する固定子鉄心ラミネーションのみを用いる従来のモータにおいて発生する振動及び雑音を低減し、そのことにより、モータのコギングトルクを低減し、モータ始動の信頼性を高めることができる。
本考案は、1つ又はそれ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者には、種々の修正が可能であることが理解されるであろう。したがって、本考案の範囲は、以下の請求項を参照して決定すべきものである。
10:単相永久磁石モータ
20:固定子
21:外部ハウジング
23:エンドキャップ
24:軸受
30:固定子鉄心
38:絶縁ブラケット
39:巻線
41:エアギャップ
50、60、70、80:回転子
51:回転軸
53、63、73:回転子鉄心
54、64、74:溝
55、65、75、85:永久磁石極
56、66、76:永久磁石部材
310:第1の固定子鉄心ラミネーション
311:第1の外部リング部分
312:貫通穴
313:第1の巻付け部分
315:第1の内部リング部分
317:溝
318:位置決めスロット
316:磁気ブリッジ
320:第2の固定子鉄心ラミネーション
321:第2の外部リング部
323:第2の巻付け部分
325:磁極片
327:スロット開口部
20:固定子
21:外部ハウジング
23:エンドキャップ
24:軸受
30:固定子鉄心
38:絶縁ブラケット
39:巻線
41:エアギャップ
50、60、70、80:回転子
51:回転軸
53、63、73:回転子鉄心
54、64、74:溝
55、65、75、85:永久磁石極
56、66、76:永久磁石部材
310:第1の固定子鉄心ラミネーション
311:第1の外部リング部分
312:貫通穴
313:第1の巻付け部分
315:第1の内部リング部分
317:溝
318:位置決めスロット
316:磁気ブリッジ
320:第2の固定子鉄心ラミネーション
321:第2の外部リング部
323:第2の巻付け部分
325:磁極片
327:スロット開口部
Claims (11)
- 固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻回された巻線とを備えた固定子であって、前記固定子鉄心が、
少なくとも1つの第1の固定子鉄心ラミネーションと、
前記第1の固定子鉄心ラミネーションに積み重ねられた少なくとも1つの第2の固定子鉄心ラミネーションと、
を備え、前記第1の固定子鉄心ラミネーションと第2の固定子鉄心ラミネーションとの内部構造が異なる、固定子と、
前記固定子に対して回転可能な回転子であって、回転子鉄心と、複数の永久磁石極とを備える、回転子と、
を備えることを特徴とする、単相永久磁石モータ。 - 前記固定子鉄心が、少なくとも一群の第1の固定子鉄心ラミネーション及び少なくとも一群の第2の固定子鉄心ラミネーションを含み、第1の固定子鉄心ラミネーションの各群は、少なくとも1つの前記第1の固定子鉄心ラミネーションを含み、第2の固定子鉄心ラミネーションの各群は、少なくとも1つの前記第2の固定子鉄心ラミネーションを含み、前記第1の固定子鉄心ラミネーションの少なくとも1つの群と、前記第2の固定子鉄心ラミネーション少なくとも1つの群とが、前記モータの軸線方向に沿って交互に積み重ねられることを特徴とする、請求項1に記載の単相永久磁石モータ。
- 前記第1の固定子鉄心ラミネーションが、第1の外部リング部分と、第1の内部リング部分と、前記第1の内部リング部分と前記第1の外部リング部分との間に接続された複数の第1の巻付け部分とを含むことを特徴とする、請求項1〜請求項2のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
- 前記第2の固定子鉄心ラミネーションが、第2の外部リング部分と、前記第2の外部リング部分から内方に延びる複数の第2の巻付け部分と、各第2の巻付け部分の遠位端から前記第2の巻付け部分の2つの円周方向側部へ延びる磁極片とを含み、各2つの隣接する磁極片の間にスロット開口部が定められ、前記第1の外部リング部分と前記第2の外部リング部分とが、前記モータの軸線方向に沿って積み重ねられ、前記第1の巻付け部分と前記第2の巻付け部分とが、前記モータの前記軸線方向に沿って積み重ねられ、前記第1の内部リング部分と前記第2の固定子鉄心ラミネーションの前記磁極片とが、前記モータの前記軸線方向に沿って積み重ねられることを特徴とする、請求項3に記載の単相永久磁石モータ。
- 1つの対応する第2の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分は、前記対応する第2の巻付け部分の前記中心線に関して非対称であり、前記対応する第2の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分が異なる長さを有する、又は、前記対応する第2の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分の内面が前記回転子の中心から異なる距離で離間配置されることを特徴とする、請求項4に記載の単相永久磁石モータ。
- 前記第1の内部リング部分の内部円周方向面及び前記磁極片の内部円周方向面が、同じ円筒面上に位置することを特徴とする、請求項4〜請求項5のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
- 各2つの隣接する第1の巻付け部分の間の前記第1の内部リング部分内に定められた位置決めスロットをさらに含み、前記位置決めスロットは、前記モータの軸線方向に沿って連続的又は断続的に延びており、各位置決めスロットは、前記2つの隣接する第1の巻付け部分から異なる距離で離間配置されることを特徴とする、請求項3〜請求項6のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
- 磁気ブリッジが、各2つの隣接する第1の巻付け部分の間の前記第1の内部リング部分のセグメント内に定められ、前記第1の内部リング部分が、前記磁気ブリッジにおいて、前記位置決めスロットにおける磁気抵抗よりも大きい磁気抵抗を有することを特徴とする、請求項7に記載の単相永久磁石モータ。
- 前記第1の巻付け部分及び前記第1の外部リング部分が、別個に形成されることを特徴とする、請求項3〜請求項8のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
- 磁気ブリッジが、各2つの隣接する第1の巻付け部分の間の前記第1の内部リング部分の中間部分上に形成されることを特徴とする、請求項3〜請求項7及び請求項9のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
- 前記第1の内部リング部分が、各磁気ブリッジの外面内に少なくとも1つの溝を定め、又は各磁気ブリッジの内面と外面との間に少なくとも1つの穴を定め、前記溝又は穴は、前記モータの軸線方向に延び、前記磁気ブリッジは、前記磁気ブリッジの中間部分において最大磁気抵抗を有することを特徴とする、請求項10に記載の単相永久磁石モータ。
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