JP4735210B2 - モータ - Google Patents

Description

本発明は、モータ及びこれを搭載した機器に関する。

従来のモータを図８から図１０に示す。

図８は、従来の丸型集中巻モータを表しており、ステータ１０１とロータ１０２から構成されている。なお、図８は、８極６スロットの永久磁石型モータの例を示している。

ステータ１０１は、略放射状に配置された複数のティース１０３と、各ティース間を連結する略円弧状状のヨーク１０４からなる。ティース１０３の内径側先端には略回転方向に幅広となったティース先端幅広部１０５、隣り合う各ティース先端幅広部間にはスロットオープン１０６、隣り合う各ティース間にはスロット１０７を有する。ティース１０３には絶縁物１０８を介して巻線１０９が施されている。巻線１０９としては、通常３相巻線が施される。

ロータ１０２は、ステータ１０１の内側に、ステータ１０１と同心円状に、回転自在に保持されている。なお、図８はロータコア１１０にリング状の永久磁石１１１を取付けたロータを示している。また、軸孔１１２には軸が入る。

ロータ１０２はステータ１０１に施された巻線１０９に流れる電流による磁界によって、軸を中心にして回転する。

前記のブラシレスモータを小型化する際に高出力を得る方法として、図９に示す扁平型のブラシレスモータがある（例えば、特許文献１参照）。

図９に示す扁平型ブラシレスモータは各ティースが平行に配置されているが、コギングトルクを低減させるために図１０に示す扁平型ブラシレスモータも考えられる。図１０に示す扁平型ブラシレスモータのステータ１１３は、略放射状に配置された複数のティース１０３と、前記ティースを外周部で連結する円弧状のヨーク１０４と直線状のヨーク１１４を有し、前記円弧状のヨークと前記直線状のヨークを交互に接合し、前記２個の直線状ヨークを互いに平行となるよう接合することで扁平形状となっている。この扁平形状を採用することで、小型で高出力となるブラシレスモータを提供できる。しかしながら、前記ステータ形状では巻線面積が各相で異なるため、扁平部の巻線面積により全体の巻線が決定されてしまうため、出力の低下を招いていた。
特開２００２−１３６０９０号公報

前記扁平型ブラシレスモータは、小型・高出力化が求められているが、図１０に示すように、扁平部の巻線面積により全体の巻線が決定されてしまうため、高出力化に限界があった。本発明は、巻線面積を拡大し、高出力のモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、略放射状に配置された６つのティースと、前記ティースを外周部で連結するヨークと、前記ティース先端に設けられたティース先端幅広部と、隣あう前記ティース先端幅広部との間に設けられたスロットオープンとを有するステータコアと、絶縁物で被覆された前記ティースに巻回された３相巻線とからなるステータと、前記ステータ内周にわずかな空隙を介して対向して回転自在に保持されるとともに複数極に着磁された永久磁石を少なくとも有するロータとで構成されるモータにおいて、前記ヨークは略円弧形状である２個の円弧状ヨークと、略直線形状である２個の直線状ヨークとが交互に接合されることによって構成され、前記ステータコアの外周形状は前記２個の直線状ヨークが互いに平行であることによって扁平形状であり、前記ティースは、前記円弧状ヨークの中央部と、前記直線状ヨークの両端部に設けられ、前記円弧状のヨークに設けられたティースの幅方向中心線はモータの回転軸の中心点を通過し、前記直線状ヨークに設けられた少なくとも1個の前記ティースにおける幅方向中心線上の前記ティース先端の点と前記中心点とを結ぶ直線が、前記中心点から前記直線状ヨーク方向に水平に延長した線となす角度Ｋが、２５度＜Ｋ＜３５度であり、前記少なくとも1個のティースにおける幅方向中心線と、前記中心点から前記直線状ヨーク方向に水平に延長した直線とのなす角度が角度Ｋよりも大きくすることによって、巻線面積を拡大し、高出力のモータを得ることが出来る。

コギングトルクを増加させることなく、巻線面積を拡大することができ、出力を高める効果を得ることができ、高出力なモータを提供することができる。

略放射状に配置された６つのティースと、前記ティースを外周部で連結するヨークと、前記ティース先端に設けられたティース先端幅広部と、隣あう前記ティース先端幅広部との間に設けられたスロットオープンとを有するステータコアと、絶縁物で被覆された前記ティースに巻回された３相巻線とからなるステータと、前記ステータ内周にわずかな空隙を介して対向して回転自在に保持されるとともに複数極に着磁された永久磁石を少なくとも有するロータとで構成されるモータにおいて、
前記ヨークは略円弧形状である２個の円弧状ヨークと、略直線形状である２個の直線状ヨークとが交互に接合されることによって構成され、前記ステータコアの外周形状は前記２個の直線状ヨークが互いに平行であることによって扁平形状であり、前記ティースは、前記円弧状ヨークの中央部と、前記直線状ヨークの両端部に設けられ、前記円弧状のヨークに設けられたティースの幅方向中心線はモータの回転軸の中心点を通過し、前記直線状ヨークに設けられた少なくとも1個の前記ティースにおける幅方向中心線上の前記ティース先端の点と前記中心点とを結ぶ直線が、前記中心点から前記直線状ヨーク方向に水平に延長した線となす角度Ｋが、２５度＜Ｋ＜３５度であり、前記少なくとも1個のティースにおける幅方向中心線と、前記中心点から前記直線状ヨーク方向に水平に延長した直線とのなす角度が角度Ｋよりも大きい、ことを特徴としたモータ。

図１は、本発明の第一の実施例を適応した、集中巻方式のブラシレスモータを示している。図１に示したように、本発明のモータは、ステータ１０とロータ（図示せず）からなり、ステータ１０は、ステータ鉄心に設けられた円弧状のヨーク１２と略環状の両端を切り落とした直線状のヨーク１３と、円弧上のヨーク１２の中心に設けられたモータの中心軸上にある２つのティース１４と、直線状ヨーク１３に設けられたモータの中心軸から径方向に距離ａだけ離れた点Ａを通りステータ表面の点Ｂを通る直線Ｚを中心とした４つのティース１５からなる。距離ａは、０＜ａ＜ｂにより定義される。したがって、図１に示すように、一つの直線状ヨーク１３に設けられたティース１５における幅方向中心線Ｚと、モータの回転軸の中心点から該一つの直線状ヨーク１３方向に水平に延長した直線とのなす角度は、下記の角度Ｋよりも大きい。また、点Ｂは、幅方向中心線Ｚ上のティース１５の最先端の点であり、点Ｂと中心点とを結ぶ直線と、前記中心点から前記直線状ヨーク方向に水平に延長した線とのなす角度が、角度Ｋである。スロット数をＮとすると、角度Ｋは（３６０／２Ｎ）を中心として（３６０／２Ｎ−６０／２Ｎ）度＜Ｋ＜（３６０／２Ｎ＋６０／２Ｎ）度の範囲で適用可能であり、範囲外であった場合コギングトルクが大幅に増加する。本実施例では、図１においてスロット数Ｎは６であるから、角度Ｋを、２５度＜Ｋ＜３５度の範囲内の３０度としている。また、ティース１４とティース１５の内径側先端には略回転方向に幅広となったティース先端幅広部１６、隣り合う各ティース先端幅広部間にはスロットオープン１７、隣り合う各ティース間にはスロット１８とスロット１９を有する。各ティースには巻線が施されており、巻線は、通常３相巻線が施される。

ロータは、ステータ１０の内側に、ステータ１０と同心円状に、回転自在に保持されている。ロータ鉄心にリング状の永久磁石を取付けたロータである。

ロータはステータ１０に施された巻線（図示せず）に流れる電流による磁界によって、軸を中心にして回転する。

図２に従来の扁平型モータのスロットと本発明を適用した扁平型モータのスロット１９の面積比較を示す。図２より、本発明により巻線面積が従来の扁平型モータに対して、１．５倍になっていることが確認できる。図３に従来の扁平型モータと本発明を適用した扁平型モータのＳ−Ｔ特性の変化を示している。図３より、本発明を適用することで、高出力化が実現できることが確認できる。

従来と本発明のコギングトルクと巻線（図示せず）に発生する誘起電圧の比較を図４と図５に示す。図４より、コギングトルクを増加させること無く、巻線面積を拡大でき、さらに、図５より、誘起電圧を低下させること無く巻線面積を拡大できる。

図６は、本発明の第２の実施例を適応した、集中巻方式のブラシレスモータを示している。図６のモータは図１のモータにおける円弧状のヨーク１２と略環状の両端を切り落とした直線状のヨーク１３の幅が、異なることを特徴としており、ヨーク１２に対し、ヨーク１３の幅を短縮することで、スロット１９の巻線面積を拡大することができ、その効果によって、高出力なモータを実現できる。

図７は、本発明の第３の実施例を適応した、集中巻方式のブラシレスモータを示している。図６のモータは図１のモータにおけるティース１４とティース１５の幅が、異なることを特徴としており、ティース１４に対し、ティース１５の幅を短縮することで、スロット１９の巻線面積を拡大することができ、その効果によって、高出力なモータを実現できる。

本発明は、家電製品や電装品の小型でスペースに制限があり、高出力が求められるモータに有効である。

本発明の実施例１におけるモータの断面図 従来の扁平型モータと本発明を適用した扁平型モータの巻線面積の比較図 従来の扁平型モータと本発明を適用した扁平型モータのＳ−Ｔ特性の比較図 従来の扁平型モータと本発明を適用した扁平型モータのコギングトルクの比較図 従来の扁平型モータと本発明を適用した扁平型モータの誘起電圧の比較図 本発明の実施例２におけるモータの断面図 本発明の実施例３におけるモータの断面図 従来の丸型モータの断面図 従来の扁平型モータの断面図 従来の扁平型モータの断面図

１０ ステータ
１２ 円弧状ヨーク
１３ 直線状ヨーク
１４ ティース
１５ ティース
１６ ティース先端幅広部
１７ スロットオープン
１８ スロット
１９ スロット
１０１ 丸型ステータ
１０２ ロータ
１０３ ティース
１０４ 円弧状ヨーク
１０５ ティース先端幅広部
１０６ スロットオープン
１０７ スロット
１０８ 絶縁物
１０９ 巻線
１１０ ロータコア
１１１ 永久磁石
１１２ 軸
１１３ 扁平型ステータ
１１４ 直線状ヨーク

Claims (6)

1. 略放射状に配置された６つのティースと、
   前記ティースを外周部で連結するヨークと、
   前記ティース先端に設けられたティース先端幅広部と、
   隣あう前記ティース先端幅広部との間に設けられたスロットオープンとを有するステータコアと、
   絶縁物で被覆された前記ティースに巻回された３相巻線とからなるステータと、
   前記ステータ内周にわずかな空隙を介して対向して回転自在に保持されるとともに複数極に着磁された永久磁石を少なくとも有するロータと、
   で構成されるモータにおいて、
   前記ヨークは略円弧形状である２個の円弧状ヨークと、略直線形状である２個の直線状ヨークとが交互に接合されることによって構成され、
   前記ステータコアの外周形状は前記２個の直線状ヨークが互いに平行であることによって扁平形状であり、
   前記ティースは、前記円弧状ヨークの中央部と、前記直線状ヨークの両端部に設けられ、
   前記円弧状のヨークに設けられたティースの幅方向中心線はモータの回転軸の中心点を通過し、
   前記直線状ヨークに設けられた少なくとも1個の前記ティースにおける幅方向中心線上の前記ティース先端の点と前記中心点とを結ぶ線が、前記中心点から前記直線状ヨーク方向に水平に延長した直線となす角度Ｋが、２５度＜Ｋ＜３５度であり、
   前記少なくとも1個のティースにおける幅方向中心線と、前記中心点から前記直線状ヨーク方向に水平に延長した直線とのなす角度が角度Ｋよりも大きい、
   ことを特徴としたモータ。
2. 前記円弧状ヨークの幅よりも前記直線状ヨークの幅が細いことを特徴とした請求項１に記載のモータ。
3. 円弧状ヨークに設けられたティースの幅よりも、前記直線状ヨークに設けられたティースの幅が細いことを特徴とした請求項１から請求項２のいずれかに記載のモータ。
4. 前記ステータコアは前記直線状ヨークに設けられたコア分割部で２個のコアピースに分割されていることを特徴とした請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。
5. 前記ステータコアは前記直線状ヨークに設けられたコア分割部で２個のコアピースに分割されており、２個のコアピースは面接触して磁気回路が構成されるよう組立てられていることを特徴とした請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータを搭載した機器。

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