JP3209789U - 単相永久磁石モータ及びそのステータコア - Google Patents

Abstract

【課題】モータの作動の安定性を効果的に向上させ、騒音を低減することができる単相永久磁石モータ及びそのステータコアを提供する。【解決手段】単相永久磁石モータは、ステータコアと、ステータコアの周りに巻き付けられる巻線と、ステータコアに対して相対的に回転可能な永久磁石ロータ１２とを含む。ステータコアは、端部１４と、端部１４と連結される第１の極アーム１８と、端部１４と連結され、ステータコアの軸方向に第１の極アーム１８が積み重ねられる第２の極アーム２０とを含む。第１の極アーム１８は、第２の極アーム２０とは異なる形状又は構造を有する。【選択図】図２

Description

[0002]
本考案は、単相モータに関し、特に、単相永久磁石モータのステータコアに関する。

[0003]
単相永久磁石モータは、通常、ステータコアと、ステータ巻線と、永久磁石ロータとからなる。ステータコアは、略Ｕ字状であり、２つの離間した極アームを含む。各極アームの末端に、極爪が形成される。各極爪の内壁面は、内方に凹んで、円弧極面を形成する。巻線は、極アームの周りに巻き付けられる。ロータは、２つの極爪の間に配設され、円弧極面に面する。この種のモータでは、ステータコアの極アームは、互いに離間され、２つの極爪の間に、大きい開口部が形成されている。開口部によって、ステータとロータとの間に、大きいコギングトルクが生じるので、モータの作動が不安定になり、騒音を発生させる。

[0004]
したがって、モータの作動の安定性を効果的に向上させ、騒音を低減することができる単相永久磁石モータ及びそのステータコアが望まれる。

[0005]
一態様では、本考案は、端部と、前記端部と連結される第１の極アームと、前記端部と連結され、ステータコアの軸方向に前記第１の極アームが積み重ねられる第２の極アームであって、前記第１の極アームは、前記第２の極アームとは異なる形状又は構造を有する、第２の極アームとを備えるステータコアを提供するものである。

[0006]
前記第１の極アームは、周方向に沿って不連続な第１の円弧極面を形成し、前記第２の極アームは、周方向に沿って不連続な第２の極面を形成することが好ましい。

[0007]
前記第１の円弧極面は、前記２つの第１の連結アームの間の位置で中断することが好ましい。

[0008]
前記円弧極面の中断部の幅は、前記２つの連結アームの間の距離に実質的に等しいことが好ましい。

[0009]
前記ステータコアは、１つの前記第１の極アームと、２つの前記第２の極アームとを備え、前記第１の極アームは、前記２つの第２の極アームの間に挟まれることが好ましい。

[0010]
前記ステータコアは、２つの前記第１の極アームと、１つの前記第２の極アームとを備え、前記第２の極アームは、前記第１の極アームの間に挟まれることが好ましい。

[0011]
前記ステータコアは、軸方向に沿って交互に積み重ねられる複数の第１の極アーム及び複数の第２の極アームを備えることが好ましい。

[0012]
前記端部、前記第１の極アーム及び前記第２の極アームの各々は、複数のコアラミネーションを積層することによって形成され、互いに機械的に連結されることが好ましい。

[0013]
前記第１の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第１の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、各係止ブロックは、１つの対応する係止溝に係合されて、前記第１の極アームと、前記第２の極アームと、前記端部とを互いに連結することが好ましい。

[0014]
第１の円弧極面は、内方に凹んで、２つの起動溝を形成し、前記起動溝は、前記極爪の中心軸からオフセットされることが好ましい。

[0015]
前記２つの第２の極爪の間の連結領域に、磁気ブリッジが形成されることが好ましい。

[0016]
別の態様では、本考案は、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられる巻線と、前記ステータコアに対して相対的に回転可能な永久磁石ロータとを備える単相永久磁石モータを提供するものである。前記ステータコアは、端部と、前記端部と連結される第１の極アームと、前記端部と連結され、前記ステータコアの軸方向に前記第１の極アームが積み重ねられる第２の極アームであって、前記第１の極アームは、前記第２の極アームとは異なる形状又は構造を有する、第２の極アームとを備える。

本考案の一実施形態による単相永久磁石モータを示す図である。 図１のモータの分解図である。 図１のモータの上面図である。 図１のモータの底面図である。 第２の実施形態による単相永久磁石モータのステータコアを示す図である。 第３の実施形態による単相永久磁石モータのステータコアを示す図である。

[0023]
各図は、縮尺通りではなく、図全体を通して、例示の目的で、同様の構造又は機能の要素は、概して、同じ符号で表記される点に留意されたい。また、各図は、好ましい実施形態の説明を容易にすることを意図するものにすぎない点にも留意すべきである。各図は、説明された実施形態の全ての態様を示すものではなく、本開示の範囲を限定するものではない。

[0024]
図１及び図２は、本考案の一実施形態による単相永久磁石モータを示す。モータは、ステータコア１０と、ステータコア１０の周りに巻き付けられる巻線（図示せず）と、ステータコア１０に回転可能に配設される永久磁石ロータ１２とを含む。各図には、本考案のモータのステータコア１０の構造及び特徴を明瞭に示すために、モータの一部、例えば、巻線、巻線の電流を制御するための制御回路、モータハウジング等を示さないが、公知の単相永久磁石モータのように構成することができる。回転軸は、永久磁石ロータ１２に固定されてこれを貫通して、負荷と連結することができる。巻線が付勢されると、ステータコア１０に、極性が与えられ、永久磁石ロータ１２の磁界と相互に作用して、永久磁石ロータ１２を回転させて、その結果、負荷を作動させる。

[0025]
ステータコア１０は、フェライトなどの軟磁性材料から形成することができる。好ましくは、本実施形態では、ステータコア１０は、Ｕ字状のステータコアであり、端部１４と、端部１４から外方に垂直に延在する極アーム１６とを含む。この実施形態では、極アーム１６は、少なくとも、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０を含む。第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、ロータ１２の軸方向に互いに積み重ねられ、端部１４の同じ側に連結される。この実施形態では、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、別個に形成され、その後、機械的な連結によって、互いに連結される。このように、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０が端部１４に連結される前に、巻き付け工程を完了することができ、これにより、巻き付け工程を、より容易に且つより都合よくする。

[0026]
好ましくは、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０の各々は、ケイ素鋼板などの複数のラミネーションを積層することによって作製される。各図は、ラミネーションが積層された後の端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０の全体の形状を示しているにすぎず、多数の積層の特定の構造を示すものではない。ラミネーションの組み付けを容易にするため、各ラミネーションには、対応する組立穴２２が形成される。この実施形態では、組立穴２２は、止まり穴であり、ラミネーションは、止まり穴に対応する突出部を有する。ラミネーションを積層する際、１つのラミネーションの突出部は、隣接するラミネーションの組立穴に係合されて、両者間を機械的に連結するようになっている。端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、それぞれ、各方法によって形成される。

[0027]
この実施形態では、端部１４は、その２つの側に隣接する位置に、２つの係止溝２４を形成する。係止溝２４は、軸方向に沿って、端部１４を貫通して延在する。第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０を含む極アーム１６は、係止溝２４に対応する係止ブロック２６を形成する。係止ブロック２６は、軸方向に沿って、係止溝２４に挿入されて、極アーム１６を端部１４と連結することにより、ステータコア１０を形成する。好ましくは、係止ブロック２６は、ダブテール形状であり、係止溝２４は、係止ブロック２６と一致する形状を有し、係止ブロック２６と係止溝２４との間の連結を強化して、両者間の係合解除を回避するようになっている。別の実施形態では、係止溝２４は、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０に形成することができ、係止ブロック２６は、対応して、端部１４に形成され、端部１４、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、互いに連結されて、協働して、ステータコア１０を形成する。

[0028]
第１の極アーム１８は、２つの別個のアーム部２８を含む。２つのアーム部２８は、実質的に同じ構造を有し、互いに離間しており、互いに並列に配設される。各アーム部２８は細長く、第１の連結アーム３０と、端部１４から遠い第１の連結アーム３０の末端に形成される第１の極爪３２とを含む。端部１４に対向する第１の連結アーム３０の他方の末端の端面は、外方に突出して、係止ブロック２６を形成して、端部１４の係止溝２４と連結する。２つのアーム部２８の第１の極爪３２は、互いに対向且つ離間しており、協働して、収容空間を形成して、両者間にロータ１２を収容する。２つの第１の極爪３２の対向する内壁面は、凹んで、第１の円弧極面３４を形成する。第１の円弧極面３４は、ロータ１２の外面に面していて且つこの外面から離間しており、第１の円弧極面３４とロータ１２との間に、空隙が形成されている。

[0029]
第１の極アーム１８の２つの第１の極爪３２が互いに別個なので、第１の円弧極面３４は、周方向に不連続であり、第１の円弧極面３４の円周に、２つの空間が形成されており、空間の幅は、第１の連結アーム３０の間の離間距離に実質的に等しく、これは大きい。第１の円弧極面３４が周方向に沿って不連続であり、円弧極面３４の間の幅が大きいので、中断領域に、大きい磁気抵抗が生じ、これにより、磁気漏れを低減し、ひいては、モータの効率を高める。しかしながら、一方、中断領域に、大きいコギングトルクが生じ、これにより、ロータ１２の回転に影響を及ぼし、騒音を発生させる。

[0030]
好ましくは、第１の円弧極面３４に、内方に凹んだ起動溝３６が形成される。起動溝３６は、第１の極爪３２の中心軸Ｘ（図３）から、或る角度だけオフセットされる。この実施形態では、周方向に沿って互いに１８０度間隔で配置され、ロータ１２の回転軸線に関して対称に配設される２つの起動溝３６がある。一方の起動溝３６は、深さが徐々に大きくなりながら、第１の連結アーム３０から離れた１つの対応する第１の極爪３２の端部から、時計回り方向に沿って、内方に延在し、他方の起動溝３６は、深さが徐々に大きくなりながら、第１の連結アームに隣接する対応する第１の極爪３２の端部から、反時計回り方向に沿って、内方に延在する。起動溝３６の存在によって、第１の円弧極面３４とロータ１２との間の空隙を不均一にして、モータの電源が切られて回転を停止すると、ロータ１２の極軸、すなわち、磁極の中心を通る軸は、第１の極爪３２の中心軸Ｘから、或る角度だけオフセットされて、ロータが死点で停止するのを回避することによって、確実に、モータを、付勢時に、成功して始動させることができる。

[0031]
第２の極アーム２０は、略Ｕ字状であり、２つの第２の連結アーム３８と、２つの第２の連結アーム３８の末端に形成される２つの第２の極爪４０とを含む。２つの第２の連結アーム３８は、互いに離間しており、互いに並列に配設される。各第２の連結アーム３８の端面は、外方に突出して、１つの係止ブロック２６を形成して、端部１４の係止溝２４と連結する。２つの第２の極爪４０は、端部１４から遠くに配設され、互いに連結される。連結された極爪４０の中心に、丸穴４２が形成されて、ロータ１２を収容する。丸穴４２の直径は、ロータ１２の外径よりもわずかに大きい。この実施形態では、丸穴４２は、軸方向に沿って、第２の極爪４０を貫通して延在し、丸穴４２の周囲の円周は、閉じている。第２の極爪４０は、丸穴４２を取り囲み、ロータ１２に面する第２の円弧極面４４を形成する。第２の円弧極面４４は、周方向に沿う連続的な円弧面である。好ましくは、２つの第２の極爪４０の第２の円弧極面４４は、実質的に標準的な円筒面を形成し、これは、ロータ１２と同軸であり、両者間に、連続的な且つ実質的に均一な空隙が形成されている。

[0032]
第１の極アーム１８の第１の極爪３２とは異なり、第２の極アーム２０の第２の極爪４０は、互いに連結され、２つの第２の連結アーム３８の間に、２つの横梁４６が形成されている。横梁４６、第２の連結アーム３８及び端部１４は、一緒に、ロータ１２を通らない磁路を形成し、これにより、ある程度、磁気漏れを発生させ、ひいては、モータの電力密度を低減する。２つの第２の極爪４０の間の連結領域、好ましくは横梁４６の中央部に、磁気ブリッジ４８が形成されることが好ましい。磁気ブリッジ４８は、極爪４０のその他の部分と比較して、最も小さい厚さを有し、磁気抵抗を増加させ、磁気漏れを低減する。より好ましくは、磁気ブリッジ４８の外壁面に、１つ以上の溝４９が形成される。溝４９は、磁気ブリッジ４８を軸方向に貫通して延在する。

[0033]
第１の極アーム１８の第１の極爪３２とは異なり、第２の極アーム２０の第２の極爪４０は、互いに連結される。ロータ１２と組み付けられた後、第２の極アーム２０の第２の円弧極面４４及びロータ１２の外壁面は、両者間に、連続的な空隙を形成し、これにより、コギングトルクを効果的に低減する。これによって、ロータ１２の回転を、より円滑にし、モータの作動時、騒音を低減する。この実施形態では、第２の円弧極面が円筒面なので、第２の円弧極面とロータ１２の外壁面との間の半径方向の距離は、一定である。したがって、第２の円弧極面とロータ１２の外壁面との間に、均一な空隙が形成され、これにより、モータの作動時、コギングトルク及び騒音を最大限に低減することができる。

[0034]
図３及び図４を参照すると、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、ロータ１２の軸方向に積み重ねられ、各第１の連結アーム３０は、１つの対応する第２の連結アーム３８に積み重ねられて、協働して、極アーム１６の１つの連結アームを形成する。この実施形態では、極アーム１６の２つの連結アームは、互いに離間しており、互いに並列に配設され、両者間に、巻線空間が形成されている。巻線は、２つの連結アームの周りに巻き付けられる。通常、直列に接続される２つの巻線がある。２つの第１の極爪３２の各々には、１つの第２の極爪４０が積み重ねられて、協働して、極アーム１６の１つの極爪を形成して、ロータ１２と相互に作用する。第１の円弧極面３４及び第２の円弧極面４４は、実質的に同軸であり、実質的に同じ直径を有し、協働して、極アーム１６の円弧極面を形成する。

[0035]
本考案のモータの場合、ステータコア１０の極アーム１６は、互いに積み重ねられた第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０によって形成される。円弧極面は、周方向に連続する第１の軸部と、周方向に沿って不連続な第２の軸部とを有する。連続部分は、第２の円弧極面４４であり、不連続部分は、第１の円弧極面３４である。このように、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、協働して、効率と騒音、すなわち、２つの重要な性能のバランスをとることによって、モータの全体の性能を高める。

[0036]
更に、円弧極面及びロータ１２は、起動溝３６の領域に、不均一な空隙を形成し、起動溝３６が無い領域に、均一な空隙を形成し、これにより、ロータの起動の成功を確実にする。上記の実施形態では、起動溝３６は、第１の極爪３２の第１の円弧極面３４のみに形成される。いくつかの他の実施形態では、起動溝３６は、第２の極爪４０の第２の円弧極面４４に形成するか、又は、第１及び第２の円弧極面３４，４４の両方に形成することができる。駆動回路は、モータの起動方向の特定の要件に合うように設計することができることを理解されたい。更に、起動溝３６は、異なる要件を満たすように、種々の長さや深さに変更することができ、例示のような特定の構造に限定されるものではない。

[0037]
上記の実施形態では、１つの第１の極アーム１８は、１つの第２の極アーム２０と組み合わせられて、ステータコア１０を形成する。いくつかの他の実施形態では、第１の極アーム１８及び第２の極アーム２０は、様々なパターンに組み合わせることができる。図５を参照すると、１つの第１の極アーム１８は、２つの第２の極アーム２０と組み合わせられて、第１の極アーム１８は、２つの第２の極アーム２０の間に挟まれている。代替例として、図６を参照すると、１つの第２の極アーム２０は、２つの第１の極アーム１８と組み合わせられて、第２の極アーム２０は、２つの第１の極アーム１８の間に挟まれている。別の代替実施形態では、多数の第１の極アーム１８及び多数の第２の極アーム２０が、交互に積み重ねられる。

[0038]
本考案は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者であれば種々の変更が可能であるものと理解される。したがって、本考案の範囲は、以下の実用新案登録請求の範囲を参照することにより決定されるべきである。

１０ ステータコア
１２ 永久磁石ロータ
１４ 端部
１６ 極アーム
１８ 第１の極アーム
２０ 第２の極アーム
２２ 組立穴
２４ 係止溝
２６ 係止ブロック
２８ アーム部
３０ 第１の連結アーム
３２ 第１の極爪
３４ 第１の円弧極面
３６ 起動溝
３８ 第２の連結アーム
４０ 第２の極爪
４２ 丸穴
４４ 第２の円弧極面
４６ 横梁
４８ 磁気ブリッジ
４９ 溝
Ｘ 中心軸

Claims (12)

1. 端部と、
   前記端部と連結される第１の極アームと、
   前記端部と連結され、ステータコアの軸方向に前記第１の極アームが積み重ねられる第２の極アームであって、前記第１の極アームは、前記第２の極アームとは異なる形状又は構造を有する、第２の極アームと、
   を備えることを特徴とするステータコア。
2. 前記第１の極アームは、周方向に沿って不連続な第１の円弧極面を形成し、前記第２の極アームは、周方向に沿って不連続な第２の極面を形成することを特徴とする、請求項１に記載のステータコア。
3. 前記第１の極アームは、２つの離間した第１の連結アームと、前記第１の連結アームの末端にそれぞれ形成される第１の極爪とを備え、前記第２の極アームは、２つの離間した第２の連結アームと、前記第２の連結アームの末端にそれぞれ形成される第２の極爪とを備え、前記２つの第１の極爪は、互いに離間され、前記２つの第２の極爪は、互いに連結されることを特徴とする、請求項２に記載のステータコア。
4. 前記第１の円弧極面は、内方に凹んで、２つの起動溝を形成し、前記起動溝は、前記極爪の中心軸からオフセットされることを特徴とする、請求項３に記載のステータコア。
5. 前記２つの第２の極爪の間の連結領域に、磁気ブリッジが形成されることを特徴とする、請求項３に記載のステータコア。
6. 前記第１の円弧極面は、前記２つの第１の連結アームの間の位置で中断することを特徴とする、請求項３に記載のステータコア。
7. 前記円弧極面の中断部の幅は、前記２つの第１の連結アームの間の距離に実質的に等しいことを特徴とする、請求項６に記載のステータコア。
8. 前記ステータコアは、１つの前記第１の極アームと、２つの前記第２の極アームとを備え、前記第１の極アームは、前記２つの第２の極アームの間に挟まれることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のステータコア。
9. 前記ステータコアは、２つの前記第１の極アームと、１つの前記第２の極アームとを備え、前記第２の極アームは、前記第１の極アームの間に挟まれることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のステータコア。
10. 前記ステータコアは、軸方向に沿って交互に積み重ねられる複数の第１の極アーム及び複数の第２の極アームを備えることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のステータコア。
11. 前記第１の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第１の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の一方は、係止溝を形成し、前記第２の極アーム及び前記端部の他方は、係止ブロックを形成し、各係止ブロックは、１つの対応する係止溝に係合されて、前記第１の極アームと、前記第２の極アームと、前記端部とを互いに連結することを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のステータコア。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のステータコアと、
    前記ステータコアの周りに巻き付けられる巻線と、
    前記ステータコアに対して相対的に回転可能な永久磁石ロータであって、前記ロータは、前記２つの極爪の空間に配設され、前記ステータコアの前記円弧極面は、前記ロータを取り囲み、前記円弧極面と前記ロータとの間に、空隙が形成されている、永久磁石ロータと、
    を備えることを特徴とする単相永久磁石モータ。