JP6857255B2 - モータ、送風機、電気掃除機および手乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ、並びに、モータを備えた送風機、電気掃除機および手乾燥装置に関する。

一般に、インナロータ型の単相モータでは、ステータが有するティースの数と、ロータの磁極数とが一致する。モータの回転停止時には、磁気吸引力によりティースの先端部がロータの磁極面に対向している。回転開始時には、ステータのコイルに電流を流して磁界を発生させ、磁気的反発力によってロータを回転させる。

一方、ティースの先端部の形状が周方向に対称な場合、ステータ磁界の発生時にロータが時計回り、反時計回りのどちらに回転するかが定まらない。そこで、特許文献１に開示されたモータでは、ティースの先端に、周方向における一方向（例えば時計回り方向）に突出する先端延長部を形成している。

特開平１１−１８３２７号公報（図２参照）

しかしながら、上述した従来のモータでは、ティースの先端延長部にロータの磁束の多くが流入するため、先端延長部での磁束密度が上昇する。その結果、先端延長部において磁気飽和が生じて鉄損が増加し、モータ効率の低下を招く可能性がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ティースにおける磁束密度の上昇を抑制し、鉄損を低減することができるモータを提供することを目的とする。

本発明のモータは、回転軸を中心として回転可能であり、回転軸を中心とする周方向に複数の磁極を有するロータと、回転軸を中心とする径方向においてロータの外側に配置され、周方向に複数のティースを有するステータとを備える。複数の磁極の数と複数のティースの数とは、同数である。複数のティースは、いずれも、周方向における第１の方向の端縁である第１の側部と、第１の方向とは反対の第２の方向の端縁である第２の側部と、ロータに対向するティース先端部とを有する。複数のティースは、いずれも、ティース先端部の側に、第１の側部から第１の方向に突出する第１の突出部と、第２の側部から第２の方向に突出する第２の突出部とを有する。ティース先端部は、第１の方向に第１の端部を有し、第２の方向に第２の端部を有し、第１の端部とロータとの間隔Ｇ１よりも、第２の端部とロータとの間隔Ｇ２の方が広い。第１の側部と第２の側部との中間位置における径方向の直線に直交し且つ回転軸を通る直線を基準線とすると、基準線から第１の突出部と第１の側部との境界までの距離Ｄ１は、基準線から第２の突出部と第２の側部との境界までの距離Ｄ２よりも長い。

本発明によれば、ティース先端部の第１の端部とロータとの間隔Ｇ１よりも、ティース先端部の第２の端部とロータとの間隔Ｇ２の方が広いため、ロータの磁束がティースの第１の端部側（すなわち第１の突出部側）に流入しやすくなり、回転開始時のロータの回転方向を一方向に定めることができる。また、基準線から第１の突出部と第１の側部との境界までの距離Ｄ１が、基準線から第２の突出部と第２の側部との境界までの距離Ｄ２よりも長いため、ロータの磁束が流入しやすい第１の突出部での磁束密度の上昇を抑制することができ、これにより鉄損を低減することができる。

本発明の実施の形態１のモータを示す断面図である。 実施の形態１のモータを示す平面図である。 実施の形態１のステータの一部を拡大して示す図である。 実施の形態１のモータを示す平面図である。 実施の形態１のモータの一部を示す平面図である。 実施の形態１のステータの一部を拡大して示す図である。 実施の形態１のステータにおける磁束の流れを示す模式図である。 実施の形態１のステータのティースを拡大して示す図である。 他の構成例のステータのティースを拡大して示す図である。 実施の形態１のモータを示す平面図である。 実施の形態２のモータを示す平面図である。 比較例のモータを示す断面図（Ａ）および縦断面図（Ｂ）である。 各実施の形態のモータが適用される送風機の構成例を示す図である。 各実施の形態のモータが適用される送風機を備えた電気掃除機を示す図である。 各実施の形態のモータが適用される送風機を備えた手乾燥装置を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
＜モータ１００の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１のモータ１００を示す断面図である。モータ１００は、永久磁石同期モータであり、インバータによって駆動される単相モータである。モータ１００は、例えば、電気掃除機または手乾燥装置等の送風機１１０（図１３参照）に用いられる。

モータ１００は、シャフト５０を有するロータ５と、ロータ５を囲むように設けられたステータ１とを有する。ステータ１は、金属製の円筒状のフレーム４の内側に固定されている。

以下の説明では、シャフト５０の中心軸線である回転軸Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。また、シャフト５０の回転軸Ｃ１を中心とする周方向（図１等に矢印Ｒ１で示す）を、「周方向」と称する。また、シャフト５０の回転軸Ｃ１を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。また、軸方向に平行な断面における断面図を、「縦断面図」と称する。

ロータ５は、シャフト５０と、シャフト５０の周囲に固定された永久磁石５１，５２を有する。永久磁石５１，５２は、周方向に等間隔に配置され、それぞれが磁極を構成する。永久磁石５１の外周面は例えばＮ極であり、永久磁石５２の外周面は例えばＳ極であるが、逆であってもよい。

ここでは、２つの永久磁石５１と２つの永久磁石５２とが、周方向に交互に配置されている。すなわち、ロータ５は、４つの磁極を有する。但し、ロータ５の磁極数は４に限らず、２以上であればよい。

ステータ１は、エアギャップを介してロータ５の径方向外側に配置されている。ステータ１は、ステータコア１０と、絶縁部３と、コイル（例えば図１３に示すコイル３５）とを有する。

ステータコア１０は、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ部１６，１７，１８で一体に固定したものである。積層要素は、ここでは電磁鋼板であり、板厚は例えば０．２５ｍｍである。

ステータコア１０は、ロータ５を囲むヨーク１１と、ヨーク１１からロータ５に向かう方向に（すなわち径方向内側に）延在する複数のティース１２とを有する。ティース１２は、周方向に等間隔に配置されている。ティース１２の数は、ロータ５の磁極数と同数であり、ここでは４つである。

ステータコア１０において周方向に隣り合う２つのティース１２の間には、スロットが形成されている。スロット内には、絶縁性を有する樹脂で構成された絶縁部３が配置されている。絶縁部３は、例えば、ヨーク１１の内周側の壁面と、ティース１２の周方向の両端面および軸方向の両端面を覆うように設けられている。

ティース１２には、絶縁部３を介して、コイルが巻き付けられる。絶縁部３は、ステータコア１０とコイルとを絶縁するものである。絶縁部３は、樹脂をステータコア１０と一体に成形するか、または別部品として成形した樹脂成形体をステータコア１０に組み付けることにより形成される。

図２は、モータ１００を示す平面図であり、絶縁部３、コイルおよびフレーム４は省略されている。ステータコア１０のヨーク１１は、円弧状の複数のバックヨーク１１１を有する。バックヨーク１１１は、ステータ１のうちで最も径方向外側に位置する部分である。

バックヨーク１１１は、周方向に等間隔に配置されている。バックヨーク１１１の数は、ティース１２の数と同数であり、ここでは４つである。周方向に隣り合う２つのバックヨーク１１１の間に、上記のティース１２が位置している。バックヨーク１１１の外周面１４は、フレーム４（図１）の円筒状の内周面に係合する。

バックヨーク１１１とティース１２とを結ぶように、連結部１１２が延在している。ここでは、連結部１１２は、バックヨーク１１１から離れるにつれて径方向内側に変位するように、直線状に延在している。そのため、バックヨーク１１１がフレーム４（図１）に接触しても、連結部１１２はフレーム４に接触しない。

ティース１２は、周方向に隣り合う２つの連結部１１２がＶ字状に接続される部分（すなわち、ヨーク１１のうち最も径方向内側に位置する部分）から、ロータ５に向かって延在している。

バックヨーク１１１の周方向の中心には、分割面１５が形成されている。ステータコア１０は、バックヨーク１１１に形成された分割面１５において、ティース１２毎の分割コア２に分割される。ここでは、ステータコア１０が４つの分割コア２に分割される。

分割面１５は、凸部１５１または凹部１５２を有している。周方向に隣り合う２つの分割コア２のうち、一方の分割コア２の分割面１５に形成された凸部１５１と、他方の分割コア２の分割面１５に形成された凹部１５２とが嵌合する。但し、このような構成に限定されるものではなく、分割面１５が平面（図２では直線）であってもよい。

ステータコア１０は、カシメ部１６，１７，１８により一体に固定される。カシメ部１６はティース１２に形成され、カシメ部１７，１８はヨーク１１に形成されている。カシメ部１６（ティースカシメ部とも称する）の周方向の位置は、ティース１２の周方向の中央が望ましい。カシメ部１６の径方向の位置については、後述する。

カシメ部１７，１８（ヨークカシメ部とも称する）は、ヨーク１１において分割面１５にできるだけ近い位置、すなわちバックヨーク１１１に形成されていることが望ましい。分割面１５には分割コア２を相互に固定する力が作用するため、分割面１５に近い位置でステータコア１０を一体化することが望ましいためである。

ヨーク１１のバックヨーク１１１の外周側には、軸方向に長い溝であるフレーム固定溝１９が形成されていることが望ましい。ステータコア１０をフレーム４（図１）に係合させた状態で、フレーム４の一部を外周側から押圧して変形させてフレーム固定溝１９に嵌合させる。これにより、フレーム４内におけるステータ１の回転が防止される。なお、フレーム固定溝１９を設けない構成も可能である。

次に、ティース１２の形状について説明する。図３は、ステータ１の一部を拡大して示す図である。図３において、回転軸Ｃ１を中心とする周方向における反時計回り方向を「第１の方向」と称し、時計回り方向を「第２の方向」と称する。ロータ５の回転方向は、第１の方向である。

ティース１２は、第１の方向の端縁（図３では左端）である第１の側部１２１と、第２の方向の端縁（図３では右端）である第２の側部１２２とを有する。第１の側部１２１および第２の側部１２２は、いずれも、ティース１２の周方向中心（すなわち第１の側部１２１と第２の側部１２２との中間位置）を通る径方向の直線Ｌ２に平行に延在している。

ティース１２は、また、ロータ５に対向するティース先端部１３を有する。ティース先端部１３の第１の方向における端部（図３では左端部）を、第１の端部Ａ１とする。ティース先端部１３の第２の方向における端部（図３では右端部）を、第２の端部Ａ２とする。端部Ａ１，Ａ２は、ここでは直線Ｌ２から等距離にあるが、必ずしも等距離になくてもよい。

ティース１２は、ティース先端部１３の側（すなわち径方向内側）に、第１の側部１２１から第１の方向に突出する第１の突出部２１と、第２の側部１２２から第２の方向に突出する第２の突出部２２とを有する。

第１の突出部２１は、第１の側部１２１に対して傾斜して延在する第１の傾斜部２４と、第１の傾斜部２４の終端部Ａ３から第１の端部Ａ１まで延在する端縁部２３とを有する。第１の傾斜部２４は、径方向内側に進むほど（すなわち回転軸Ｃ１に近づくほど）直線Ｌ２からの距離が広がるように傾斜している。端縁部２３は、ここでは第１の側部１２１と平行に延在しているが、第１の側部１２１に対して傾斜していてもよい。

第２の突出部２２は、第２の側部１２２に対して傾斜して延在する第２の傾斜部２５を有する。第２の傾斜部２５は、径方向内側に進むほど直線Ｌ２からの距離が広がるように傾斜している。また、第２の傾斜部２５とティース先端部１３とは、第２の端部Ａ２で互いに接続されている。

ティース１２の第１の側部１２１と第１の傾斜部２４との境界（屈曲点）を、第１の境界Ｂ１とする。ティース１２の第２の側部１２２と第２の傾斜部２５との境界（屈曲点）を、第２の境界Ｂ２とする。

ここでは、ティース先端部１３の第１の端部Ａ１とロータ５の外周面との間隔Ｇ１よりも、第２の端部Ａ２とロータ５の外周面との間隔Ｇ２の方が広い（すなわちＧ１＜Ｇ２である）。一例としては、間隔Ｇ１は０．８５ｍｍであり、間隔Ｇ２は１．０〜１．１ｍｍであるが、これらの数値に限定されるものではない。

ティース先端部１３は、周方向中心（すなわち直線Ｌ２上の位置）よりも第１の端部Ａ１側では、ロータ５の外周面に沿った円弧状に湾曲している。ティース先端部１３は、また、周方向中心よりも第２の端部Ａ２側では、直線状に延在している。

ロータ５の永久磁石５１，５２からの磁束は、ティース１２においてロータ５との間隔が狭い部分に多く流れる。上記のように、ティース先端部１３とロータ５の外周面との間隔は、第１の端部Ａ１側で狭く、第２の端部Ａ２側で広いため、ロータ５からの磁束は第１の端部Ａ１側（すなわち第１の突出部２１側）に多く流れる。

図４は、ティース１２の境界Ｂ１，Ｂ２の位置を説明するためのモータ１００の平面図である。図４に示すように、ティース１２の周方向中心（側部１２１，１２２の中間位置）を通る径方向の直線Ｌ２に直交し、且つ回転軸Ｃ１を通る直線を、基準線Ｌ１とする。

基準線Ｌ１から第１の境界Ｂ１までの距離Ｄ１は、基準線Ｌ１から第２の境界Ｂ２までの距離Ｄ２よりも長い。そのため、回転軸Ｃ１に直交する面における第１の突出部２１の面積は、第２の突出部２２の面積よりも大きくなる。すなわち、上記のようにロータ５からの磁束が第１の突出部２１に多く流入しても、第１の突出部２１での磁束密度の上昇が抑えられる。

図５は、ティース１２の境界Ｂ１，Ｂ２の位置をさらに説明するための図である。図５において、回転軸Ｃ１から第１の境界Ｂ１までの距離を、距離Ｓ１とする。また、回転軸Ｃ１から第２の境界Ｂ２までの距離を、距離Ｓ２とする。ここでは、回転軸Ｃ１から第１の境界Ｂ１までの距離Ｓ１が、回転軸Ｃ１から第２の境界Ｂ２までの距離Ｓ２よりも長い（すなわちＳ１＞Ｓ２である）。

図６は、ステータコア１０のティース１２を含む部分を拡大して示す図である。図６に示すように、ティース１２の第１の側部１２１と第１の傾斜部２４とは、境界Ｂ１において角度θ１をなしている。ティース１２の第２の側部１２２と第２の傾斜部２５とは、境界Ｂ２において角度θ２をなしている。角度θ１，θ２は、いずれも９０度より大きい。

第１の傾斜部２４と第１の側部１２１とのなす角度θ１は、第２の傾斜部２５と第２の側部１２２とのなす角度θ２よりも大きい（すなわち、より１８０度に近い）。すなわち、第１の傾斜部２４から第１の側部１２１に沿って磁束が流れる際に、後述するように、磁束の向きの変化が比較的小さくなるように構成されている。

＜作用＞
次に、実施の形態１のモータ１００の作用について説明する。図７は、ステータ１のティース１２における磁束の流れを模式的に示す図である。上記の通り、モータ１００は、ロータ５の磁極数とステータ１のティース１２の数とが同数である。そのため、ステータ１のコイルに電流が流れていないとき（すなわち回転停止時）には、磁気吸引力により、ステータ１の複数のティース１２のそれぞれに、ロータ５の磁極（すなわち永久磁石５１または永久磁石５２）が対向した状態にある。

図７には、ロータ５からティース先端部１３の第１の端部Ａ１側に流入した磁束と、ティース先端部１３の中央に流入した磁束と、ティース先端部１３の第２の端部Ａ２側に流入した磁束とを、それぞれの磁束量に応じた太さの矢印で示している。

この実施の形態１では、ティース先端部１３とロータ５との間隔が、第１の端部Ａ１側で狭く、第２の端部Ａ２側で広い。ロータ５からの磁束はティース１２のうちロータ５との間隔が狭い部分に多く流れるため、ティース先端部１３の第１の端部Ａ１側に流入する磁束が最も多く、ティース先端部１３の中央に流入する磁束が次に多く、ティース先端部１３の第２の端部Ａ２側に流入する磁束が最も少ない。

ティース先端部１３の第１の端部Ａ１側に流入した磁束は、端縁部２３および第１の傾斜部２４に沿って流れ、さらに第１の側部１２１に沿って径方向外側に流れる。また、ティース先端部１３の中央部に流入した磁束は、ティース１２の周方向中央部を径方向外側に向かって流れる。ティース先端部１３の第２の端部Ａ２側に流入した磁束は、第２の傾斜部２５に沿って流れ、さらに第２の側部１２２に沿って径方向外側に流れる。

ティース１２の第１の端部Ａ１側に最も多くの磁束が流れるため、ロータ５は、ティース１２の第１の端部Ａ１側（すなわち第１の突出部２１側）により強く引き付けられる。その結果、ロータ５は、磁極の周方向中心５５が、ティース１２の周方向中心よりも第１の端部Ａ１側に回転した状態で静止する。

この状態からステータ１のコイルに電流を流すと、当該電流によって生じる磁界とロータ５の磁極（図７では永久磁石５１）との反発力により、ロータ５が反時計回り（矢印Ｆで示す方向）に回転する。すなわち、モータ１００の回転開始時の回転方向が一方向に定まる。

但し、ティース先端部１３とロータ５の外周面とのギャップを端部Ａ１，Ａ２で異ならせただけでは、ロータ５からの磁束が第１の突出部２１に集中し、磁気飽和が生じて鉄損の増加を招く可能性がある。

そこで、図４に示したように、基準線Ｌ１から境界Ｂ１までの距離Ｄ１を、基準線Ｌ１から境界Ｂ２までの距離Ｄ２よりも長くしている。これにより、回転軸Ｃ１に直交する面において、第１の突出部２１の面積が、第２の突出部２２の面積よりも大きくなる。言い換えると、ロータ５から第１の突出部２１に流入した磁束の流れる磁路の幅（より具体的には、径方向の幅）が広くなる。

その結果、ロータ５の磁束の多くがティース先端部１３の第１の端部Ａ１側から第１の突出部２１に流入しても、第１の突出部２１での磁束密度の上昇を抑えることができる。すなわち、磁気飽和の発生を抑制し、鉄損を低減することができる。

また、図６に示したように、第１の傾斜部２４と第１の側部１２１とのなす角度θ１が、第２の傾斜部２５と第２の側部１２２とのなす角度θ２よりも大きいため、第１の傾斜部２４に沿って流れた磁束が、境界Ｂ１で向きを変えて第１の側部１２１に沿って流れる際に、磁束の向き（ベクトル）の変化が小さくなる。

磁路中に磁束の向き（ベクトル）が変化する部分があると、局所的に磁束の集中が発生し、局所的に磁気飽和が発生する可能性がある。特に、ティース１２の第１の傾斜部２４および第１の側部１２１に沿った領域は、磁束が多く流れる領域である。そのため、上記のように角度θ１を大きく設定し、境界Ｂ１の周囲における磁束の向きの変化を小さくすることで、局所的な磁気飽和の発生を抑制し、鉄損を低減することができる。

次に、ティース１２の先端形状による作用について説明する。図８は、ティース１２の形状を示す図である。図９は、他の構成例によるティース１２の形状を示す図である。

図８に示すように、この実施の形態１では、第１の突出部２１は、３つの端縁、すなわち、第１の傾斜部２４と、端縁部２３と、ティース先端部１３（但し、第１の端部Ａ１側の部分）とを有する。一方、第２の突出部２２は、２つの端縁、すなわち、第２の傾斜部２５と、ティース先端部１３（但し、第２の端部Ａ２側の部分）とを有する。

３つの端縁を有する第１の突出部２１は、径方向の寸法が大きくなり、従って磁路の幅が広くなる。一方、２つの端縁を有する第２の突出部２２は、径方向の寸法が小さくなり、従って磁路の幅が狭くなる。

上記の通り、ティース１２の第１の突出部２１内を流れる磁束と比較して、第２の突出部２２内を流れる磁束は少ないため、磁路の幅を狭めても、磁束密度の上昇は生じにくい。むしろ、第２の突出部２２の径方向の寸法を小さくすることで、回転軸Ｃ１に直交する面における第２の突出部２２の面積が小さくなり、ステータ１の軽量化につながる。

図９に示した構成例では、第１の突出部２１の形状は、図８に示した第１の突出部２１と同様であるが、第２の突出部２２は、３つの端縁、すなわち、第２の傾斜部２５と、端縁部２６と、ティース先端部１３（但し、第２の端部Ａ２側の部分）とを有する。端縁部２６は、第２の端部Ａ２から径方向外側に、第２の側部１２２と平行に延在している。

この構成例では、第２の突出部２２が、第１の突出部２１と同様に３つの端縁を有するため、第２の突出部２２の径方向の寸法が大きくなり、従って磁路の幅が広くなる。しかしながら、第２の突出部２２内を流れる磁束は少ないため、磁路の幅の拡大による改善効果（磁気飽和の抑制等）は少ない。また、第２の突出部２２の径方向の寸法が大きくなった分だけ、回転軸Ｃ１に直交する面における第２の突出部２２の面積が大きくなり、ステータ１の重量が増加する。

次に、ティース１２の境界（屈曲点）Ｂ１，Ｂ２とカシメ部１６との位置関係について説明する。図１０は、ティース１２の境界Ｂ１，Ｂ２とカシメ部１６との位置関係を説明するためのモータ１００の平面図である。ステータコア１０を一体に固定するカシメ部１６，１７，１８のうち、カシメ部１７，１８はヨーク１１に形成されているが、カシメ部１６はティース１２に形成されている。

基準線Ｌ１は、上記の通り、回転軸Ｃ１を通り、直線Ｌ２（すなわちティース１２の周方向中心を通る径方向の直線）に直交する直線である。基準線Ｌ１からカシメ部１６までの距離Ｄ３は、基準線Ｌ１から境界Ｂ１までの距離Ｄ１よりも長い。

ティース１２の境界Ｂ１の周囲では、第１の傾斜部２４に沿って流れてきた磁束が第１の側部１２１に沿って向きを変えるため、局所的に磁束密度が高くなりやすい。一方、カシメ部１６は、積層要素（例えば電磁鋼板）を変形させることによって形成されるため、磁束が流れにくい。すなわち、カシメ部１６を通過する磁束が多いほど、鉄損が増加する。

そこで、この実施の形態１では、基準線Ｌ１からカシメ部１６までの距離Ｄ３を、基準線Ｌ１から境界Ｂ１までの距離Ｄ１よりも長くすることにより、ティース１２の境界Ｂ１の周囲（すなわち磁束密度が局所的に高くなる領域）からカシメ部１６を遠ざけている。これにより、カシメ部１６が磁束に与える影響を抑制し、鉄損を低減することができる。

＜実施の形態１の効果＞
以上説明したように、実施の形態１のモータ１００は、インナロータ型であり、ロータ５の磁極数とステータ１のティース１２の数とが同数であり、ティース１２は、ティース先端部１３の側に、第１の側部１２１から第１の方向に突出する第１の突出部２１と、第２の側部１２２から第２の方向に突出する第２の突出部２２とを有する。また、ティース先端部１３の第１の端部Ａ１（第１の方向の端部）とロータ５との間隔Ｇ１よりも、第２の端部Ａ２（第２の方向の端部）とロータ５との間隔Ｇ２の方が広い。そのため、ロータ５からの磁束は、ティース１２の第１の端部Ａ１側に多く流れる。従って、モータ１００の回転停止時には、磁極がティース１２の第１の端部Ａ１側により強く引き付けられた状態で、ロータ５が静止する。そのため、ステータ１のコイルに電流を流すと、磁気的反発力によりロータ５が第１の方向に回転し、これによりモータ１００の回転開始時の回転方向が一方向に定まる。

また、ティース１２の周方向中心（側部１２１，１２２の中間位置）を通る径方向の直線Ｌ２に直交し且つ回転軸Ｃ１を通る直線を基準線Ｌ１とすると、基準線Ｌ１から第１の突出部２１と第１の側部１２１との境界Ｂ１までの距離Ｄ１は、基準線Ｌ１から第２の突出部２２と第２の側部１２２との境界Ｂ２までの距離Ｄ２よりも長い。そのため、回転軸Ｃ１に直交する面における第１の突出部２１の面積が、第２の突出部２２の面積よりも大きくなる。従って、ロータ５から第１の突出部２１に多くの磁束が流入しても、第１の突出部２１における磁束密度の上昇を抑制することができる。その結果、磁気飽和を抑制して鉄損を低減することができ、これによりモータ効率を向上することができる。

また、実施の形態１では、第１の傾斜部２４と第１の側部１２１とのなす角度θ１が、第２の傾斜部２５と第２の側部１２２とのなす角度θ２よりも大きいため、磁束が第１の傾斜部２４から境界Ｂ１を経て第１の側部１２１に沿って流れる際に、磁束の向きの変化を小さくすることができる。これにより、局所的な磁気飽和の発生を抑制し、鉄損を低減することができる。

また、実施の形態１では、第２の突出部２２において、第２の傾斜部２５とティース先端部１３とが第２の端部Ａ２で互いに接続されるため、第２の突出部２２の径方向の寸法が小さくなる。これにより、回転軸Ｃ１に直交する面における第２の突出部２２の面積を小さくすることができ、ステータ１を軽量化することができる。

また、実施の形態１では、第１の突出部２１において、第１の傾斜部１２４とティース先端部１３との間に端縁部２３が設けられているため、第１の突出部２１の径方向の寸法が大きくなる。これにより、ロータ５からの磁束が流れる磁路の幅を広げ、磁束密度の上昇を効果的に抑制することができる。

また、実施の形態１では、上記の基準線Ｌ１からカシメ部１６までの距離Ｄ３が、基準線Ｌ１から境界Ｂ１までの距離Ｄ１よりも長いため、ティース１２の境界Ｂ１の周囲（すなわち磁束密度が局所的に高くなる領域）からカシメ部１６を遠ざけることができ、これにより鉄損を低減することができる。

また、実施の形態１では、ステータ１のヨーク１１が、周方向に隣り合うバックヨーク１１１と連結部１１２とを有し、連結部１１２がバックヨーク１１１よりも径方向内側に位置し、その連結部１１２にティース１２が形成されている。そのため、バックヨーク１１１をフレーム４に係合させても、その圧力の影響がティース１２内を流れる磁束に及びにくい。

また、実施の形態１では、ステータコア１０のヨーク１１に分割面１５を有するため、複数の分割コア２を組み合わせた構成とすることができる。そのため、ティース１２へのコイルの巻き付け工程を簡単にし、これによりモータ１００の組み立て工程を簡単にすることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１１に示すように、実施の形態２のモータ１００Ａは、シャフト５０Ａを有するロータ５Ａと、ロータ５Ａを囲むステータ１Ａとを有する。ステータ１Ａは、図１に示したフレーム４の内周側に固定される。この実施の形態２では、ロータ５Ａの磁極数は２であり、ステータ１Ａのヨーク１１Ａは円環状である。

ロータ５Ａは、シャフト５０Ａと、シャフト５０Ａの周囲に固定された永久磁石５１Ａ，５２Ａを有する。ロータ５Ａは２極であり、永久磁石５１Ａと永久磁石５２Ａとを１つずつ有する。

ステータ１Ａは、ステータコア１０Ａと絶縁部３（図１）とコイルとを有する。ステータコア１０Ａは、複数の積層要素（例えば電磁鋼板等）を軸方向に積層し、カシメ部１６Ａ，１７Ａ，１８Ａで一体に固定したものである。

ステータコア１０Ａは、ロータ５Ａを囲む円環状のヨーク１１Ａと、ヨーク１１Ａからロータ５Ａに向かう方向に延在する複数のティース１２Ａとを有する。ティース１２Ａの数は、ロータ５Ａの磁極数と同じであり、ここでは２つである。カシメ部１６Ａ，１７Ａ，１８Ａのうち、カシメ部１６Ａはティース１２Ａに形成され、カシメ部１７Ａ，１８Ａはヨーク１１Ａに形成されている。

ティース１２Ａは、第１の方向の端縁である第１の側部１２１Ａと、第２の方向の端縁である第２の側部１２２Ａとを有する。第１の側部１２１Ａおよび第２の側部１２２Ａは、いずれも、ティース１２Ａの周方向中心（側部１２１Ａ，１２２Ａの中間位置）を通る径方向の直線Ｌ２に平行に延在している。

ティース１２Ａは、また、ロータ５Ａに対向するティース先端部１３Ａを有する。ティース先端部１３Ａの第１の方向における端部を、第１の端部Ａ１とする。ティース先端部１３Ａの第２の方向における端部を、第２の端部Ａ２とする。

ティース１２Ａは、また、ティース先端部１３Ａの側に、第１の側部１２１Ａから第１の方向に突出する第１の突出部２１Ａと、第２の側部１２２Ａから第２の方向に突出する第２の突出部２２Ａとを有する。

第１の突出部２１Ａは、第１の側部１２１Ａに対して傾斜して湾曲する第１の傾斜面１２４Ａと、第１の傾斜面１２４Ａの終端部Ａ３から第１の端部Ａ１まで延在する端縁部２３Ａとを有する。第２の突出部２２Ａは、第２の側部１２２Ａに対して傾斜して湾曲する第２の傾斜部２５Ａを有する。第２の傾斜部２５Ａとティース先端部１３Ａとは、第２の端部Ａ２で互いに接続されている。ティース１２Ａの第１の側部１２１Ａと第１の傾斜部２４Ａとの境界を、第１の境界Ｂ１とする。ティース１２Ａの第２の側部１２２Ａと第２の傾斜部２５Ａとの境界を、第２の境界Ｂ２とする。

この実施の形態２においても、ティース先端部１３Ａの第１の端部Ａ１とロータ５Ａの外周面との間隔Ｇ１よりも、第２の端部Ａ２とロータ５Ａの外周面との間隔Ｇ２の方が広い（すなわち、Ｇ１＜Ｇ２である）。具体的には、ティース先端部１３Ａは、周方向中心よりも第１の端部Ａ１側では、ロータ５Ａの外周面に沿った円弧状に湾曲し、周方向中心よりも第２の端部Ａ２側では、直線状に延在している。

このように、ティース先端部１３Ａとロータ５Ａとの間隔が、第１の端部Ａ１側で狭く、第２の端部Ａ２側で広いため、ロータ５Ａからの磁束は、ティース１２Ａの第１の端部Ａ１側（すなわち第１の突出部２１側）に多く流入する。

また、基準線Ｌ１から第１の境界Ｂ１までの距離Ｄ１は、基準線Ｌ１から第２の境界Ｂ２までの距離Ｄ２よりも長い（すなわち、Ｄ１＞Ｄ２である）。そのため、回転軸Ｃ１に直交する面における第１の突出部２１Ａの面積は、第２の突出部２２Ａの面積よりも大きい。従って、ロータ５Ａからの磁束がティース１２Ａの第１の突出部２１Ａに多く流入しても、第１の突出部２１Ａにおける磁束密度の上昇を抑制することができる。

また、第１の傾斜部２４Ａと第１の側部１２１Ａとのなす角度θ１は、第２の傾斜部２５Ａと第２の側部１２２Ａとのなす角度θ２よりも大きい。そのため、第１の傾斜部２４Ａに沿って流れた磁束が第１の側部１２１Ａに沿って流れる際に、磁束の向きの変化を小さくすることができ、これにより鉄損を低減することができる。

また、基準線Ｌ１からカシメ部１６Ａまでの距離Ｄ３は、基準線Ｌ１から境界Ｂ１までの距離Ｄ１よりも長い。そのため、ティース１２Ａの境界Ｂ１の周囲（すなわち磁束密度が局所的に高くなる領域）からカシメ部１６Ａを遠ざけることができる。これにより、カシメ部１６が磁束に与える影響を抑制し、鉄損を低減することができる。

＜実施の形態２の効果＞
以上説明したように、実施の形態２のモータ１００Ａにおいても、ティース１２Ａは、ティース先端部１３の側に、第１の側部１２１Ａから第１の方向に突出する第１の突出部２１Ａと、第２の側部１２２Ａから第２の方向に突出する第２の突出部２２Ａとを有する。また、ティース先端部１３Ａの第１の端部Ａ１とロータ５Ａとの間隔Ｇ１よりも、第２の端部Ａ２とロータ５Ａとの間隔Ｇ２の方が広い。そのため、ロータ５Ａの磁束は、ティース１２Ａの第１の端部Ａ１側に多く流れる。従って、実施の形態１と同様、ステータ１Ａのコイルに電流を流すと、磁気的反発力によりロータ５Ａが第１の方向に回転し、これによりモータ１００Ａの回転開始時の回転方向が一方向に定まる。

また、基準線Ｌ１から第１の突出部２１Ａと第１の側部１２１Ａとの境界Ｂ１までの距離Ｄ１が、基準線Ｌ１から第２の突出部２２Ａと第２の側部１２２Ａとの境界Ｂ２までの距離Ｄ２よりも長いため、回転軸Ｃ１に直交する面における第１の突出部２１Ａの面積が、第２の突出部２２Ａの面積よりも大きくなる。従って、ロータ５Ａから第１の突出部２１Ａに多くの磁束が流入しても、第１の突出部２１Ａでの磁束密度の上昇を抑制することができる。その結果、磁気飽和を抑制して鉄損を低減することができ、これによりモータ効率を向上することができる。

比較例．
次に、実施の形態１，２に対する比較例のモータについて説明する。図１２（Ａ）および（Ｂ）は、比較例のモータを示す断面図および縦断面図である。上述した実施の形態１，２のモータ１００（１００Ａ）がインナロータ型であったのに対し、比較例のモータはアウタロータ型である。

すなわち、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ロータ６は、ステータ７を径方向外側から囲むように設けられている。ロータ６は、シャフト６５の一端に固定された円板部６４と、円板部６４の外周に設けられた円筒部６３と、円筒部６３の内周面に固定された永久磁石６１，６２とを有する。

ステータ７は、ステータコア７０を有する。ステータコア７０は、円筒状のヨーク７１と、このヨーク７１から径方向外側に延在するティース７２とを有する。ティース７２は、エアギャップを介して永久磁石６１，６２に対向するティース先端部７３を有する。ティース７２には、絶縁部を介してコイルが巻き付けられる。絶縁部およびコイルは、図１２（Ａ）、（Ｂ）では省略する。

ステータコア７０は、支持体であるベース７４によって支持されている。ベース７４は円筒部７５を有し、この円筒部７５の外周面にステータコア７０が固定されている。また、円筒部７５の内周側には、ベアリング７７（図１２（Ｂ））を介して、シャフト６５が支持されている。

比較例のモータでは、ロータ６が、円板部６４を介してシャフト６５に支持されているため、シャフト６５の回転軸とロータ６の回転軸とを高精度に一致させることが難しい。また、ロータ６の外周側に重量が集中する上、インナロータ型よりもロータ６の外径が大きくなるため、遠心力が大きくなりやすく、高速回転が難しい。

一方、実施の形態１のモータ１００は、図１に示したように、シャフト５０にロータ５が直接固定されているため、ロータ５の回転軸とシャフト５０の回転軸とを高精度に一致させることができる。また、ロータ５の外径を小さくすることができるため、遠心力を抑えることができ、安定した高速回転が可能になる。

＜送風機＞
次に、実施の形態１，２のモータ１００，１００Ａが適用される送風機の構成例について説明する。図１３は、実施の形態１のモータ１００を備えた送風機１１０を示す模式図である。送風機１１０は、実施の形態１のモータ１００と、モータ１００により駆動される羽根車１０６，１０７と、筐体１０１とを備える。

フレーム４は、モータ１００のステータ１およびロータ５を覆い、筐体１０１に固定されている。ロータ５のシャフト５０は、ベアリング４１，４２により、フレーム４に回転可能に支持されている。シャフト５０はフレーム４を軸方向に貫通し、シャフト５０の両端には羽根車１０６，１０７が取り付けられている。羽根車１０６，１０７は、例えば、遠心翼またはターボ翼である。

フレーム４には、フレーム４内に空気を流通させるための穴４ａ，４ｂ，４ｃが形成されている。穴４ａ，４ｂは、フレーム４を軸方向に貫通し、穴４ｃは、フレーム４を径方向に貫通する。

筐体１０１は、モータ１００、羽根車１０６，１０７を覆っている。筐体１０１は、筐体１０１内に空気を吸入するための吸入口１０２，１０３と、筐体１０１から空気を排出するための排出口１０４，１０５と、羽根車１０６，１０７をそれぞれ覆うファンカバー１０８，１０９とを有する。

ステータ１のコイル３５に電流を流すことによりロータ５が回転すると、シャフト５０と共に羽根車１０６，１０７が回転する。これにより、羽根車１０６，１０７が気流を生成し、矢印Ｉで示すように吸入口１０２，１０３から筐体１０１内に空気が流入し、矢印Ｅで示すように排出口１０４，１０５から空気が排出される。また、筐体１０１内に流入した空気の一部は、穴４ａ，４ｂ，４ｃを介してフレーム４内を通過し、これによりモータ１００が冷却される。

この送風機１１０では、鉄損の低減によりモータ効率が向上したモータ１００を用いることにより、高い運転効率を得ることができる。なお、実施の形態１のモータ１００の代わりに、実施の形態２のモータ１００Ａを用いても良い。

＜電気掃除機＞
次に、上述した実施の形態１，２のモータ１００，１００Ａが適用される送風機１１０を用いた電気掃除機について説明する。図１４は、実施の形態１のモータ１００を備えた送風機１１０（図１３）を用いた電気掃除機８を示す模式図である。

電気掃除機８は、掃除機本体８１と、掃除機本体８１に接続されたパイプ８３と、パイプ８３の先端部に接続された吸引部８４とを備える。吸引部８４には、塵埃を含む空気を吸引するための吸引口８５が設けられている。掃除機本体８１の内部には、集塵容器８２が配置されている。

掃除機本体８１の内部には、吸引口８５から集塵容器８２に塵埃を含む空気を吸引する送風機１１０が配置されている。送風機１１０は、例えば図１３に示した構成を有する。掃除機本体８１には、また、ユーザによって把持されるグリップ部８６が設けられ、グリップ部８６にはオンオフスイッチ等の操作部８７が設けられている。

ユーザがグリップ部８６を把持して操作部８７を操作すると、送風機１１０が作動し、モータ１００が回転する。送風機１１０が作動すると、吸引風が発生し、吸引口８５およびパイプ８３を介して空気と共に塵埃が吸引される。吸引された塵埃は、集塵容器８２に収納される。

この電気掃除機８は、鉄損の低減によりモータ効率が向上したモータ１００を備えた送風機１１０を用いることにより、高い運転効率を得ることができる。なお、実施の形態１のモータ１００の代わりに、実施の形態２のモータ１００Ａを用いても良い。

＜手乾燥装置＞
次に、実施の形態１，２のモータ１００，１００Ａが適用される送風機１１０を用いた手乾燥装置について説明する。図１５は、実施の形態１のモータ１００を備えた送風機１１０（図１３）を用いた手乾燥装置９を示す模式図である。

手乾燥装置９は、筐体９１と、筐体９１の内部に固定された送風機１１０とを有する。送風機１１０は、例えば図１３に示した構成を有する。筐体９１は、吸気口９２と送風口９３とを有し、送風口９３の下側に、ユーザが手を挿入する手挿入部９４を有する。送風機１１０は、気流を発生させることにより、吸気口９２を介して筐体９１の外部の空気を吸引し、送風口９３を介して手挿入部９４に空気を送風する。

手乾燥装置９の電源をオンにすると、電力が送風機１１０に供給され、モータ１００が駆動する。送風機１１０が駆動している間、手乾燥装置９の外部の空気が吸気口９２から吸引され、送風口９３から送風される。ユーザが手挿入部９４に手を挿入すると、送風口９３から送風される空気により、手に付着した水滴を吹き飛ばし、あるいは蒸発させることができる。

手乾燥装置９は、鉄損の低減によりモータ効率が向上したモータ１００を備えた送風機１１０を用いることにより、高い運転効率を得ることができる。なお、実施の形態１のモータ１００の代わりに、実施の形態２のモータ１００Ａを用いても良い。

以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。

１，１Ａ ステータ、 ２ 分割コア、 ３，３Ａ 絶縁部、 ４ フレーム、 ５，５Ａ ロータ、 ８ 電気掃除機、 ９ 手乾燥装置、 １０，１０Ａ ステータコア、 １１，１１Ａ ヨーク、 １２，１２Ａ ティース、 １３，１３Ａ ティース先端部、 １４ 外周面、 １５，１５Ａ 分割面、 １６，１６Ａ，１７，１７Ａ，１８，１８Ａ カシメ部、 １９ 固定溝、 ２１，２１Ａ 第１の突出部、 ２２，２２Ａ 第２の突出部、 ２３，２３Ａ 端縁部、 ２４，２４Ａ 第１の傾斜部、 ２５，２５Ａ 第２の傾斜部、 ２６ 端面、 ３５ コイル、 ４１，４２ ベアリング、 ５０，２５０ シャフト、 ５１，５２，５１Ａ，５２Ａ 永久磁石、 ８１ 掃除機本体、 ８２ 集塵容器、 ９１ 筐体、 ９２ 吸気口、 ９３ 送風口、 ９４ 手挿入部、 １００，１００Ａ モータ、 １０１ 筐体、 １０２，１０３ 吸入口、 １０４，１０５ 排出口、 １０６，１０７ 羽根車、 １１０ 送風機、 １１１ バックヨーク、 １１２ 連結部、 １２１，１２１Ａ 第１の側部、 １２２，１２２Ａ 第２の側部、 １００Ａ モータ、 Ａ１ 第１の端部、 Ａ２ 第２の端部、 Ｂ１ 第１の境界、 Ｂ２ 第２の境界、 Ｃ１ 回転軸、 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 距離、 Ｌ１ 基準線、 θ１，θ２ 角度。

Claims (15)

1. 回転軸を中心として回転可能であり、前記回転軸を中心とする周方向に複数の磁極を有するロータと、
   前記回転軸を中心とする径方向において前記ロータの外側に配置され、前記周方向に複数のティースを有するステータと
   を備え、
   前記複数の磁極の数と前記複数のティースの数とは、同数であり、
   前記複数のティースは、いずれも、前記周方向における第１の方向の端縁である第１の側部と、前記第１の方向とは反対の第２の方向の端縁である第２の側部と、前記ロータに対向するティース先端部とを有し、
   前記複数のティースは、いずれも、前記ティース先端部の側に、前記第１の側部から前記第１の方向に突出する第１の突出部と、前記第２の側部から前記第２の方向に突出する第２の突出部とを有し、
   前記ティース先端部は、前記第１の方向に第１の端部を有し、前記第２の方向に第２の端部を有し、前記第１の端部と前記ロータとの間隔Ｇ１よりも、前記第２の端部と前記ロータとの間隔Ｇ２の方が広く、
   前記第１の側部と前記第２の側部との中間位置における前記径方向の直線に直交し且つ前記回転軸を通る直線を基準線とすると、前記基準線から前記第１の突出部と前記第１の側部との境界までの距離Ｄ１は、前記基準線から前記第２の突出部と前記第２の側部との境界までの距離Ｄ２よりも長い
   モータ。
2. 前記第１の突出部は、前記第１の側部に対して傾斜する第１の傾斜部を有し、
   前記第２の突出部は、前記第２の側部に対して傾斜する第２の傾斜部を有する
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１の傾斜部と前記第１の側部とのなす角度θ１は、前記第２の傾斜部と前記第２の側部とのなす角度θ２よりも大きい
   請求項２に記載のモータ。
4. 前記第２の傾斜部と前記ティース先端部とは、前記第２の端部で接続されている
   請求項２または３に記載のモータ。
5. 前記第１の突出部は、前記第１の傾斜部と前記ティース先端部の前記第１の端部との間に、端縁部を有する
   請求項２から４までの何れか１項に記載のモータ。
6. 前記複数のティースは、いずれも、カシメ部を有し、
   前記基準線から前記カシメ部までの距離Ｄ３は、前記基準線から前記第１の突出部と前記第１の側部との境界までの距離Ｄ１よりも長い
   請求項１から５までの何れか１項に記載のモータ。
7. 前記ティース先端部は、前記周方向の中心よりも前記第１の端部側の領域で、円弧状に湾曲している
   請求項１から６までの何れか１項に記載のモータ。
8. 前記ティース先端部は、前記周方向の中心よりも前記第２の端部側の領域で、直線状に延在している
   請求項１から７までの何れか１項に記載のモータ。
9. 前記ステータは、前記ロータを囲むように延在するヨークを有し、
   前記複数のティースは、前記ヨークから前記ロータに向けて延在している
   請求項１から８までの何れか１項に記載のモータ。
10. 前記ヨークは、前記周方向に延在する円弧状のバックヨークと、前記バックヨークよりも前記径方向の内側に変位する連結部とを有し、
    前記複数のティースは、前記連結部から延在している
    請求項９に記載のモータ。
11. 前記ヨークは、前記ステータが分割コアに分割される分割面を有する
    請求項９または１０に記載のモータ。
12. 前記回転軸から前記第１の突出部と前記第１の側部との境界までの距離Ｓ１は、前記回転軸から前記第２の突出部と前記第２の側部との境界までの距離Ｓ２よりも長い
    請求項１から１１までの何れか１項に記載のモータ。
13. 請求項１から１２までの何れか１項に記載のモータと、
    前記モータに駆動されて回転する羽根車と
    を有する送風機。
14. 吸引口を有する吸引部と、塵埃を収納する集塵容器と、前記吸引部から前記集塵容器に塵埃を含む空気を吸引する送風機とを備え、
    前記送風機は、
    請求項１から１２までの何れか１項に記載のモータと、
    前記モータに駆動されて回転する羽根車とを有する
    電気掃除機。
15. 吸気口および送風口を有する筐体と、
    前記筐体の内部に配置され、前記吸気口から空気を吸引し、前記送風口から空気を送風する送風機と
    を備え、
    前記送風機は、
    請求項１から１２までの何れか１項に記載のモータと、
    前記モータに駆動されて回転する羽根車とを有する
    手乾燥装置。

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