JP3209812U - 単相永久磁石モータ及びそのステータコア - Google Patents

Abstract

【課題】双方向に起動することができるモータ及び当該モータ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、巻線及び永久磁石ロータ１２を含む。ステータコアは、端部１４と、各々が連結アーム２６及び極爪２８を含む２つの離間したアーム部分とを含む。各極爪は、長い極先端３４及び短い極先端３６を有し、極面を形成する。各極爪の長い極先端は、他方の極爪の短い極先端に対応し、それらの間にスロット開口部３８が形成される。スロット開口部により、円弧極面３０が円周方向に沿って不連続となり、円弧極面は内向きにくぼみ形成されて起動溝４０を形成する。【選択図】図３

Description

本考案は、単相モータに関し、詳細には単相永久磁石モータのステータコアに関する。

単相永久磁石モータは、通常、ステータコア、ステータ巻線及び永久磁石ロータから成る。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は極爪が形成される。各極爪の内側面は、内向きにくぼみ形成されて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つの極爪の間に配置され、円弧極面に向かい合い、それらの間に均一な空隙が形成される。

ロータの起動を容易にするために、円弧極面は、内向きにくぼみ形成されて起動溝を形成する。起動溝は極爪の中心線からオフセットするので、モータの電源オフの後にロータが回転停止する場合、極軸線は極爪の中心線から所定の角度だけオフセットして起動角を形成する。対応する起動回路の駆動の下で、モータの通電時、ロータは、所望の方向に沿ってうまく始動することができる。しかしながら、上記の単相永久磁石は、双方向に起動することができず、その応用範囲が制限される。

従って、双方向に起動することができるモータ及び当該モータのステータコアに対する要望がある。

第１の態様において、本考案はステータコアを提供し、ステータコアは、端部と、端部から延びる２つの離間したアーム部分とを備える。各アーム部分は、端部に連結された連結アームと、連結アームの末端に形成された極爪とを備え、２つの極爪はロータを収容するための収容空間を定め、各極爪は極円弧面を有し、各極爪は長い極先端及び短い極先端を形成し、各極爪の長い極先端は、他方の極爪の短い極先端に対応してそれらの間にスロット開口部を形成し、極面は、内向きにくぼみ形成されて少なくとも１つの起動溝を形成する。

好ましくは、起動溝は、極爪の中心線に位置する。

好ましくは、起動溝は、極爪の中心線に関して対称であり、円周方向両側から中央部に向かって深さが漸増する。

好ましくは、長い極先端及び短い極先端の各々は、極爪の中心線に関して所定の角度で傾斜した端面を有する。

好ましくは、同一の極爪の長い極先端の端面及び短い極先端の端面は、同じ平面に位置する。

好ましくは、２つの極爪の各端面は、互いに平行である。

好ましくは、連結アームから延びる長い極先端の長さは、各連結アームの間の間隔の幅の半分よりも大きい。

好ましくは、端部及び各アーム部分の各々は、複数の積層体を積み重ねることによって形成され、相互に機械的に相互連結され、各アーム部分及び端部の一方は係止溝を形成し、各アーム部分及び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して、アーム部分と端部とを連結する。

第２の態様において、本考案はステータコアを提供し、ステータコアは、端部と、端部から延びる２つの離間したアーム部分とを備え、各アーム部分は、端部に連結された連結アームと、連結アームの末端に形成された極爪とを備え、各極爪は極面を形成し、２つの極爪は離間して２つのスロット開口部を形成し、２つのスロット開口部を結ぶ線分は、２つの極面の中央部を結ぶ線分に対して傾斜し、極面は、スロット開口部よりも極爪の中心線の近くに位置する起動溝を有する。

好ましくは、起動溝は、極爪の中心線に位置する。

好ましくは、スロット開口部は、幅が軸方向に沿って実質的に均一である。

好ましくは、極爪の円周方向両端の各々は極先端を形成し、２つの極爪の対向する極先端の端面は、それらの間に１つのスロット開口部を定め、各端面は２つの極爪の中央線に対して傾斜している。

第３の態様において、本考案は単相永久磁石モータに関し、単相永久磁石モータは、ステータコアと、ステータコアのアーム部分の周りに巻き付けられた巻線と、ステータコア内に回転可能に配置された永久磁石ロータとを備える。ステータコアは、端部と、端部から延びる２つの離間したアーム部分とを備える。各アーム部分は、端部に連結された連結アームと、連結アームの末端に形成された極爪とを備え、２つの極爪はロータを収容するための収容空間を定め、各極爪は極面を有し、長い極先端及び短い極先端を有し、各極爪の長い極先端は、他方の極爪の短い極先端に対応してそれらの間にスロット開口部を形成し、極面は、内向きにくぼみ形成されて少なくとも１つの起動溝を形成する。極面の内側面及びロータは、それらの間に空隙を形成する。

本考案の１つ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。

各図は縮尺通りではなく、図全体を通して、同様の構造又は機能の要素は、例示の目的で、概して同じ符号で表記される点に留意されたい。各図は、好ましい実施形態の説明を容易にするのを意図する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。

図１は、本考案の１つの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た巻線（図示せず）と、ステータコア１０内に回転可能に設けられた永久磁石ロータ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が示されていないが、これらは公知の単相永久磁石モータと同様に構成することができる。回転軸は、永久磁石ロータ１２に固定的に貫通して負荷に結合することができる。巻線に通電すると、ステータコア１０に極性が与えられ、永久磁石ロータ１２の磁界と相互作用して永久磁石ロータ１２を回転させ、結果として負荷を作動させる。

ステータコア１０は、フェライトなどの軟磁性材料で作ることができる。図２に示すように、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から外向きに垂直に延びる極アーム１６とを含むことが好ましい。この実施形態では、極アーム１６は２つの分離したアーム部分１８を含む。２つのアーム部分１８は、互いに離間しかつ平行に配置され、両方とも端部１４へ垂直に連結される。この実施形態では、端部１４と極アーム１６の２つのアーム部分１８とは、別個に形成され、その後、機械的連結によって互いに連結される。従って、アーム部分１８を端部１４に連結する前に巻付け工程を完了することができ、これにより巻付け工程は容易かつ好都合になる。端部１４及びアーム部分１８の各々は、ケイ素鋼板などの複数の積層体を積層することによって作製することが好ましい。各図は、コア積層体が積層された後の端部１４及びアーム部分１８の全体形状を示すだけであり、複数の積層された層の特定の構造を示すものではない。コア積層体の組付けを容易にするため、各コア積層体には、対応する組付穴２０が形成される。この実施形態では、組付穴２０はくぼんだ止まり穴であり、積層体は止まり穴に対応する突出部を有する。積層体の積み重ね時に、１つの積層体の突出部は、隣接する積層体の組付穴に係合し、これらの間に機械的連結を形成する。端部１４及びアーム部分１８は、この方法によってそれぞれ形成される。

この実施形態では、端部１４には、その２つの側面に隣接する位置に、２つの係止溝２２が形成される。端部１４に向かい合う２つのアーム部分１８の端面は、それぞれ係止ブロック２４を形成する。２つのアーム部分１８の係止ブロック２４は、軸方向に沿って係止溝２２にそれぞれ挿入され、アーム部分を端部１４に連結してステータコア１０を形成する。係止ブロック２４はダブテール形状であり、係止溝２２は係止ブロック２４と係合する形状であり、係止ブロック２４と係止溝２２との間の連結が強化され、両者の間の遊離を回避することが好ましい。別の実施形態では、係止溝２２はアーム部分１８に形成することができ、係止ブロック２４は対応して端部１４に形成され、アーム部分１８及び端部１４は、同様に連結されてステータコア１０を形成する。

極アーム１６の２つのアーム部分１８は互いに対向し、実質的に対称な構造を有する。各アーム部分１８は、細長い形状であり、連結アーム２６と、連結アーム２６の末端に形成された極爪２８とを含む。２つのアーム部分１８の連結アーム２６は、互いに平行に配置され、巻線の巻付けを可能にするように所定の間隔だけ離間する。２つの極爪２８は、互いに対向して離間する。２つの極爪２８の対向する内側壁面は、くぼみ形成されて円弧極面３４を形成する。円弧極面３４は、ロータ１２を収容するための収容空間３２を定める。収容空間３２は、概して開いた円筒の形態であり、ロータ１２と同軸である。収容空間３２の直径は、ロータ１２の直径よりもわずかに大きい。その結果、円弧極面３０は、ロータ１２の外側面から、それらの間に形成された小さな半径方向距離だけ離間し、それによってロータ１２の回転を可能にする略均一な空隙が形成される。

また、図３を参照すると、この実施形態では、各極爪２８は略Ｃ字形であり、円周方向両側は、連結アーム２６に対して横方向外向きに突出して他方の極爪２８に向かい、長い極先端３４及び短い極先端３６をそれぞれ形成する。連結アーム２６に対する長い極先端３４の突起長さは、各連結アーム２６の間の間隔の幅の半分よりも大きいが、連結アーム２６に対する短い極先端３６の突起長さは、各連結アーム２６の間の間隔の幅の半分よりも非常に小さい。一方の極爪２８の短い極先端３６は、内側、即ち端部１４に近い側に位置し、一方の極爪２８の長い極先端３４は、端部１４から遠い外側に位置することが好ましい。対照的に、他方の極爪２８の長い極先端３４は内側に位置し、他方の極爪２８の短い極先端３６は外側に位置する。

組立後、各極爪２８の短い極先端３６は、他方の極爪２８の長い極先端３４に対応する。連結アーム２６から突出する、短い極先端３６及び長い極先端３４の長さの合計は、各連結アーム２６の間の間隔の幅よりも僅かに小さいことが好ましい。組立後、対応する長い極先端３４及び短い極先端３６は、スロット開口部３８を形成する。このスロット開口部３８により、円弧極面３０は、円周方向に沿って不連続となり、磁気短絡が回避される。スロット開口部３８の幅は、軸方向に沿って実質的に均一であり、２つの極爪２８の間に形成された２つのスロット開口部３８の幅は、実質的に同じであることが好ましい。長い極先端３４と短い極先端３６との間の長さの差に起因して、スロット開口部３８の位置は、２つの連結アーム２６の間の間隔の中間部からオフセットする。円弧極面３０の円周方向における不連続部の幅、即ちスロット開口部３８の幅は、ステータとロータとの間の空隙の均一な部分の幅の４倍未満であることが好ましい。スロット開口部３８の幅は、ステータとロータとの間の空隙の均一な部分の幅の２倍未満であることがより好ましく、これにより磁気漏れを可能なる限り低減しながらコギングトルクが低減するので、モータ効率及び騒音低減が確実になる。２つのスロット開口部３８を結ぶ線分は、ロータの回転軸の中心を通過することが好ましい。長い極先端３４の端面３５及び短い極先端３６の端面３７は、極爪２８の中心線Ｘに対して所定の角度で傾斜することが好ましい。同一の極爪２８の長い極先端３４の端面３５及び短い極先端３６の端面３７は、他方の極爪２８の長い極先端３４の端面３５及び短い極先端３６の端面３７が位置する別の平面と平行な、同じ平面上に位置することが好ましい。その結果、２つのスロット開口部３８の両方の中央線は互いに一致しかつ両方の中央線は極爪２８の中心線Ｘに対して傾斜するので、極爪は非対称な構造である。このデザインにより、モータのインダクタンスが効果的に減少する。

円弧極面３０は、内向きにくぼみ形成され、２つの極爪２８上に位置する２つの起動溝４０をそれぞれ形成する。各起動溝４０は、極爪２８の中心線Ｘ上に位置する。起動溝４０は、軸線対称構造であり、極爪２８の中心線Ｘと一致する中心線を有する。起動溝４０の深さは、円周方向両側から中央部に向かって漸増する。起動溝４０の最大深さは、中心線Ｘに対応する位置にある。円弧極面３０は、内向きにくぼみ形成された起動溝４０を形成するので、起動溝４０の領域におけるステータコア１０とロータ１２との間の空隙は不均一であり、空隙の幅は、極爪２８の中心線Ｘに対応する起動溝４０の位置で最大となる。

この実施形態では、極爪２８は、２つの側面に長い極先端３４及び短い極先端３６を形成し、極先端３４の端面３５及び極先端３６の端面３７は、極爪の中心線Ｘに対して傾斜する。これにより、円弧極面３０の中央線が中心線Ｘに対して所定の角度で傾斜するので、ロータ１２の起動が容易になり、さらにインダクタンスが効果的に減少することになる。

本考案は、１又は２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修正が可能であることを理解できるはずである。従って、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って決定される。

１０ ステータコア
１２ 永久磁石ロータ
１４ 端部
１８ アーム部分
２０ 組付穴
２６ 連結アーム
２８ 極爪
３０ 円弧極面
３２ 収容空間
３４ 長い極先端
３５ 端面
３６ 短い極先端
３７ 端面
３８ スロット開口部
４０ 起動溝

Claims (13)

1. 端部と、
   前記端部から延びる２つの離間したアーム部分と、
   を備えるステータコアであって、
   前記アーム部分の各々は、前記端部に連結された連結アームと、前記連結アームの末端に形成された極爪とを備え、２つの前記極爪はロータを収容するための収容空間を定め、前記極爪の各々は、極面を有しかつ長い極先端及び短い極先端を形成し、前記極爪の各々の前記長い極先端は、他方の前記極爪の前記短い極先端に対応してそれらの間にスロット開口部を形成し、前記極面は、内向きにくみ形成されて少なくとも１つの起動溝を形成する、ステータコア。
2. 前記起動溝は、前記極爪の中心線に位置する、請求項１に記載のステータコア。
3. 前記起動溝は、前記極爪の前記中心線に関して対称であり、深さが円周方向両側から中央部に向かって漸増する、請求項２に記載のステータコア。
4. 前記長い極先端及び前記短い極先端の各々は、前記極爪の前記中心線に関して所定の角度で傾斜した端面を有する、請求項１から３のいずれかに記載のステータコア。
5. 同一の前記極爪の前記長い極先端の前記端面及び前記短い極先端の前記端面は、同じ平面に位置する、請求項４に記載のステータコア。
6. 前記２つの極爪の前記端面の各々は、互いに平行である、請求項５に記載のステータコア。
7. 前記連結アームから延びる前記長い極先端の長さは、前記連結アームの間の間隔の幅の半分よりも大きい、請求項１から６のいずれかに記載のステータコア。
8. 前記端部及び前記アーム部分の各々は、複数の積層体を積み重ねることによって形成され、相互に機械的に連結され、前記アーム部分及び前記端部の一方は係止溝を形成し、前記アーム部分及び前記端部の他方は係止ブロックを形成し、前記係止ブロックの各々は、１つの対応する前記係止溝に係合して前記アーム部分と前記端部とを連結するようになっている、請求項１から７のいずれかに記載のテータコア。
9. 端部と、
   前記端部から延びる２つの離間したアーム部分と、
   を備えるステータコアであって、
   前記アーム部分の各々は、前記端部に連結された連結アームと、前記連結アームの末端に形成された極爪とを備え、前記極爪の各々は極面を形成し、前記２つの極爪は離間して２つのスロット開口部を形成し、前記２つのスロット開口部を結ぶ線分は、前記２つの極面の中央部を結ぶ線分に対して傾斜し、前記極面は、前記スロット開口部よりも前記極爪の中心線の近くに位置する起動溝を有する、ステータコア。
10. 前記起動溝は、前記極爪の中心線に位置する、請求項９に記載のステータコア。
11. 前記スロット開口部は、幅が軸方向に沿って実質的に均一である、請求項９又は１０に記載のステータコア。
12. 前記極爪の円周方向両端の各々は、極先端を形成し、前記２つの極爪の対向する極先端の端面は、それらの間に１つの前記スロット開口部を定め、前記端面は、前記２つの極爪の中央線に対して傾斜する、請求項１０に記載のステータコア。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載のステータコアと、
    前記ステータコアのアーム部分の周りに巻き付けられた巻線と、
    前記ステータコアの中に回転可能に配置された永久磁石ロータと、
    を備える単相永久磁石モータであって、
    前記極面及び前記ロータは、それらの間に空隙を形成する、単相永久磁石モータ。