(57)【要約】【課題】  起動オフセットを容易に形成するモータの固定子構造を提供する。【解決手段】  少なくとも一つの第１珪素鋼板と少なくとも一つの第２珪素鋼板を積重ねて形成する。各珪素鋼板は複数の放射状アームと前記放射状アームそれぞれの先端に一つずつ形成された複数の磁極歯３６とを備える。磁極歯３６それぞれは、その対応した放射状アームの延伸方向に対して対称に形成された第１側部及び第２側部を有する。第２珪素鋼板は、その磁極歯の形状において、第１側部に切り欠き部を有する以外、その構造は第１珪素鋼板と全く同じである。第１珪素鋼板及び第２珪素鋼板は、回転子の各磁極歯に対する磁気中心がその第１側部よりもその第２側部に近い位置をなすよう、積重ねられる。【選択図】  図４
2006014575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの第１珪素鋼板と少なくとも一つの第２珪素鋼板とを積重ねて形成されるものであって、前記第１及び第２珪素鋼板のそれぞれは複数の放射状アームと前記放射状アームそれぞれの先端に一つずつ形成された複数の磁極歯とを備え、前記磁極歯それぞれはその対応した放射状アームの延伸方向に対して対称に形成された第１側部及び第２側部を有し、前記第２珪素鋼板それぞれは、その磁極歯の形状で第１側部に切り欠き部を有する以外、その構造は前記第１珪素鋼板と全く同じであり、前記第１珪素鋼板及び前記第２珪素鋼板は、モータ回転子が前記磁気歯それぞれに対する磁気中心をその第１側部よりもその第２側部に近い位置をなすよう、積重ねられていることを特徴とするモータの固定子構造。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記第２珪素鋼板は、積重ね方向に沿って上半部の数と下半部の数とが異なるように積重ねられ、前記モータ回転子に対し軸方向に沿って磁気圧を形成することを特徴とするモータの固定子構造。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記モータの回転子に対応する磁気作用面は、前記第１珪素鋼板及び前記第２珪素鋼板の外周縁により構成されることを特徴とするモータの固定子構造。
【請求項４】
複数の珪素鋼板を積重ねることにより形成され、前記複数の珪素鋼板のそれぞれは複数の放射状アームと前記放射状アームそれぞれの先端に一つずつ形成された複数の磁極歯とを備え、前記複数の珪素鋼板それぞれはその中心からその複数の磁極歯それぞれの外周縁まで同一の距離を有し、前記複数の珪素鋼板の一部は磁極歯の一方の側部に形成される切り欠き部を有し、かつ前記複数の珪素鋼板は、前記放射状アームの中心線に沿って垂直に前記磁極歯を二つの半部に均等に分けると、前記二つの半部の磁気作用面の面積が異なるように積重ねられていることを特徴とするモータの固定子構造。
【請求項５】
複数の磁極歯を有し、前記複数磁極歯それぞれの外周縁とモータの固定子構造の中心との距離が同一であるモータの固定子構造であって、
前記複数の磁極歯それぞれの一方の側部は、切捨て部分、切り欠き、又は当該磁極歯の磁気作用面を貫通する通り穴のうち少なくとも一つを切り欠き部として備えることを特徴とするモータの固定子構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの固定子構造に関し、特に起動オフセットを容易に形成できるモータの固定子構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の単相または二相の直流ブラシレスモータは、回転子を起動しやすくするために、珪素鋼板の磁気作用面を変化させて不均等な磁気力を発生させ、起動オフセットを形成することにより回転子が起動するときに発生する回転死角（dead angle）を防止していた。
【０００３】
図１は、直流モータの起動オフセットを形成する従来技術を示す模式図である。図１に示すように、固定子１００の磁極歯１０４の左右にある二つの側部のうち、一方の側部はその外周縁に一つの接平面を有し、この接平面と回転子１０２内面との最大間隔Ｄは、他方の側部外周縁面と回転子１０２内面とのほぼ均一の間隔ｄよりも大きい。このように磁極歯１０４の両側と回転子１０２との間には、磁気抵抗の違いにより不均等な磁気力が発生して起動オフセットが形成されていた。
【０００４】
従来技術では、図２Ａに示すような接平面を設ける以外、図２Ｂに示すように両側に不均等な弧面を設けたり、図２Ｃに示すように段差部を設けたりする方式により、磁極歯１０４の左右二つの側部外周縁面と回転子１０２内面との間隔を相違させて、起動オフセットを形成することもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、接平面、不均等な弧面、又は段差部を形成したとしても、起動オフセットを形成する従来技術では、固定子１００の磁気作用面と回転子１０２内面との間隔が増大し、通電励磁後の固定子１００の磁気作用面と回転子１０２上の永久磁石（図示せず）との間の誘起が明らかに低下して（磁気力の作用は距離の二乗に反比例するため）、モータのトルクが下がった。また、間隔の制御が良くない場合には、モータの起動制御が不良になりやすい。
【０００６】
また、回転速度、ローディング、又は起動電圧によって起動オフセット角度を調整する必要がある場合、従来技術では柔軟に調整できないため、異なる間隔を有する珪素鋼板を製作しなければならず、製造コスト及び時間が大幅に増大する。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な方式により起動オフセット角度を柔軟に調整すると同時にモータの効率を確保して、従来技術で発生していた問題を完全に防止して起動オフセットを容易に形成するモータの固定子構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のモータの固定子構造は、少なくとも一つの第１珪素鋼板と少なくとも一つの第２珪素鋼板とを積重ねて形成されている。各珪素鋼板は、複数の放射状アームと、前記放射状アームそれぞれの先端に一つずつ形成された複数の磁極歯とを備え、各磁極歯は、その対応した放射状アームの延伸方向に対して対称に形成された第１側部及び第２側部を有する。第２珪素鋼板は、その磁極歯の形状において、第１側部に切り欠き部を有する以外、その構造は第１珪素鋼板と全く同じである。第１珪素鋼板及び第２珪素鋼板は、回転子の各磁極歯に対する磁気中心がその第１側部よりもその第２側部に近い位置をなすように、積重ねられている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモータの固定子構造によれば、各珪素鋼板の磁極歯の外周縁から珪素鋼板の中心までの距離が等しいため、積重ねた後の固定子構造の各珪素鋼板は、回転子との間でほぼ均一の狭い隙間を維持することができ、より大きなトルクを発生させてモータの効率を上げることができる。
【００１０】
また、本発明では、二種類の珪素鋼板を積重ねて固定子構造を形成するが、その二種の珪素鋼板は相互で切り欠き部の有無のみが異なる。このため、起動オフセット角が回転速度、ローディング、又は起動電圧によって調整することが必要な場合、積重ねられた第１珪素鋼板及び第２珪素鋼板それぞれの数を調整することのみによって、本発明の目的を達成することができる。すなわち、第１半部及び第２半部の磁気作用面積を変えて、起動オフセット角を柔軟に調整することにより、製造コスト及び時間を大幅に節減することができる。また、積重ね方向に沿って上半部の数と下半部の数とが異なるように切り欠き部を有する第２珪素鋼板を設計することにより、積重ねた後の固定子構造の上半部と下半部との回転子に対する磁気作用力を相違させることができる。従って、回転子に対してモータの軸方向に沿って磁気圧を発生させるので、回転子が回転するときの軸方向シフトを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明のモータの固定子構造における二種それぞれの珪素鋼板部材を示す斜視図である。
【００１２】
本発明のモータの固定子構造は、図３Ａ及び図３Ｂが示す第１珪素鋼板１０及び第２珪素鋼板２０を積重ねてなる。
【００１３】
第１珪素鋼板１０は環状部１２を有し、環状部１２の外周縁に周設された四つの放射状アーム１４が該外周縁から半径方向で外側へ伸び、コイル（図示せず）を該放射状アーム１４上に巻付けることができる。それぞれが一つの放射状アーム１４の半径方向外端に該放射状アーム１４の延伸方向と実質に直交するように形成された四つの磁極歯１６は、回転子の内面に接近して回転子を誘起できる磁気作用面を構成する外周縁１８を有する。また、第１珪素鋼板１０の中心から磁極歯１６の外周縁１８までの距離Ｒはほぼ均一である。
【００１４】
第２珪素鋼板２０は同様に環状部２２、四つの放射状アーム２４を有し、接線方向に形成された磁極歯２６の形状は第１珪素鋼板１０の形状と同じであり、その中心から磁極歯の外周縁２８までの距離Ｒも第１珪素鋼板１０のそれと同じである。二種の珪素鋼板間での相違点は、第２珪素鋼板２０の磁極歯２６における放射状アーム２４の延伸方向に対して対称に形成された側部２６ａ及び側部２６ｂのうち、一方の側部、例えば図示される側部２６ａに、切り欠き部となる切捨て部分２６ｃを有する点である。
【００１５】
この実施形態において、磁極歯側部２６ａ上の切捨て部分の断面は、放射状アーム２４の延伸方向と平行するように形成され、切捨て部分の大きさは限定されずに、実際の必要性に応じて柔軟に調整することができる。また、この実施形態の放射状アーム１４，２４それぞれは四つであるが、その数はモータの極数に従って変えることができ、四つに限定されるわけではない。
【００１６】
次に、図４に図３Ａ，３Ｂを併せ参照してモータの固定子構造３０について説明する。
【００１７】
図４は、本発明による第１珪素鋼板１０及び第２珪素鋼板２０を積重ねてなるモータの固定子構造３０を示す斜視図である。
【００１８】
図４に示すように、本実施形態のモータの固定子構造３０は、上述した二種の珪素鋼板を利用する。切捨て部分２６ｃを有する二つの第２珪素鋼板２０を、切捨て部分を有さない二つの第１珪素鋼板１０上へ積重ねた後、コイル３４を放射状アーム上へ巻付けてなる。二種の珪素鋼板それぞれを積重ねた後、各珪素鋼板の磁極歯の外周縁３８が積重ねられて回転子３２の内面と磁気交互作用を生成する磁気作用面を形成する。
【００１９】
図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５に図４および図３Ａ，３Ｂを併せ参照してモータの固定子構造３０の機能について説明する。
【００２０】
図示するように、放射状アームの中心線Ｐにより、モータの軸方向に沿って積重ねた後の磁極歯を左右両半部に分けてみる。このとき、第２珪素鋼板２０に切捨て部分２６ｃがあるため、左半部Ｉの磁気作用面積は右半部Ｊの磁気作用面積よりも小さい。そのため、回転子３２の磁気中心は、磁気力のバランスをとるため、図４に示されように、放射状アーム中心線の延伸方向（Ｐ方向）から、磁極歯３６に対して磁気作用面積が比較的大きい右半部Ｊ（切捨て部分を有さない側部）へ向かってＱ方向にシフトする。この結果、起動オフセット角θが右寄りに形成される。
【００２１】
従って、本発明では、各珪素鋼板の磁極歯３６の外周縁３８から珪素鋼板の中心までの距離が等しいため、積重ねられた固定子構造は各珪素鋼板が回転子との間でほぼ同一寸法の狭い隙間を保持できるので、大きなトルクを発生させてモータの効率を上げることができる。
【００２２】
また、本発明は二種の珪素鋼板を積重ねて固定子構造を形成するが、二種の珪素鋼板それぞれは切捨て部分の有無だけが異なる。このため、回転速度、ローディング、又は起動電圧により起動オフセット角θを調整する必要がある場合、本発明では、積重ねられた第１珪素鋼板１０及び第２珪素鋼板２０それぞれの数を変えることのみによって、左半部Ｉ及び右半部Ｊの磁気作用面積を変えて起動オフセット角θを柔軟に調整することができる。そのため、従来技術のように、別途に、異なる間隔を有する珪素鋼板を製造することによって、起動オフセット角θを調整する必要がない。よって、本発明によれば、起動オフセット角を柔軟に調整できるとともに、製造コスト及び時間を節減する効果を確実に達成することができる。
【００２３】
また、図５に示す珪素鋼板の積重ね方式は、第１珪素鋼板１０を下半部にし、切捨て部分を有する第２珪素鋼板２０を上半部にして積重ねるため、積重ねた後のモータの固定子構造は、回転子に対する磁気作用力が上部よりも底部が大きくなる。従って、回転子に対してモータの軸方向に沿って下向きの磁気圧が発生するので、回転子の軸方向へのシフトを抑えることができる。つまり、本発明は二種の珪素鋼板を積重ねて固定子構造を形成し、二種の珪素鋼板は切捨て部分の有無だけが異なる。このため、切捨て部分を有する第２珪素鋼板が積重ね方向に沿って上半部の数と下半部の数が異なる場合、積重ねた後の固定子構造の上半部と下半部の回転子に対する磁気作用力が異なる。この結果、回転子に対してモータの軸方向に沿った磁気圧を発生させるので、回転子が回転したときに発生する軸方向シフトを抑えることができる。
【００２４】
本発明は、二種の珪素鋼板それぞれの数や積重ね方式を限定しない。すなわち、放射状アームの中心線Ｐにより、積重ねた後の磁極歯を垂直に均等分割した際、左半部Ｉと右半部Ｊとの磁気作用面積が異なり、起動オフセット角を発生する効果が得られるものであれば何でもよい。例えば、図６Ａに示すように、切捨て部分を有する第２珪素鋼板２０を隣り合わせに重ねて配置したり、図６Ｂに示すように、第２珪素鋼板２０と第１珪素鋼板１０とを部分的に交互に配置してもよい。
【００２５】
図７は、本発明の第２珪素鋼板の一変化例を示す斜視図である。図７に示すように、本発明のモータの固定子構造は、第１珪素鋼板１０と第２珪素鋼板４０とを積重ねて形成してもよい。第２珪素鋼板４０は、第１珪素鋼板１０と同様に、環状部４２と、四つの放射状アーム４４と、接線方向に形成された磁極歯４６とを備え、その形状及び中心から磁極歯の外周縁までの距離Ｒも、第１珪素鋼板１０のそれと同じである。第１珪素鋼板１０と第２珪素鋼板４０との相違点は、珪素鋼板４０の磁極歯４６における一方の側部に切り欠き部として切り欠き４８が形成されることである。これにより、側部の表面に軸方向に沿った段差部分が形成されている点である。従って、固定子構造を形成するよう二種の珪素鋼板を積重ねる際に第１珪素鋼板１０と第２珪素鋼板４０との数を調整することにより、上述同様に、積重ねられた固定子構造の左半部Ｉ及び右半部Ｊの磁気作用面積を変える効果を達成する。従って、起動オフセットθを調整する目的を達成することができる。
【００２６】
また、図８に示すように、磁気作用面を貫通する通り穴５８を、第２珪素鋼板５０の各磁極歯５６における一方の側部に切り欠き部として形成することができる。このようにして、磁極歯５６の外周縁の左右両側部における磁気作用面積を調整する効果を得ることもできる。
【００２７】
つまり、本発明は、二種の珪素鋼板を中心から磁極歯の外周縁までの距離Ｒを同一にする前提で、二種のうちで一方の珪素鋼板において一方の側部に切り欠き部として、切捨て部分、切り欠き、通り穴、又は他の類似構造を形成することにより、珪素鋼板の左右両側部の磁気作用面積を調整する効果を得ることができる。これら切り欠き部の構造は一つでよいが、複数の組合せでもよい。従って、上記二種の珪素鋼板を積重ねて固定子構造を形成することにより、固定子構造の左半部と右半部との磁気作用面積を容易に不均等にすることができ、且つ回転子内面との間の隙間を等しく維持することができる。当然、切捨て部分、切り欠き、通り穴等の構造の位置及び数は限定されず、実際の必要に応じて変えることができる。
【００２８】
以上述べた実施形態は、単に例を示しただけであり、これら説明により何ら制限を加えるものではない。つまり、本発明の主旨と領域とを脱しない範囲内で行われる同効果の変更や修正も本発明の特許請求の範囲に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】直流モータの起動オフセットを形成する従来技術を示す模式図である。
【図２Ａ】磁極歯外周縁を接平面に形成して起動オフセットを形成する従来技術を示す模式図である。
【図２Ｂ】磁極歯外周縁を弧面に形成して起動オフセットを形成する従来技術を示す模式図である。
【図２Ｃ】磁極歯外周縁を段差部に形成して起動オフセットを形成する従来技術を示す模式図である。
【図３Ａ】本発明のモータの固定子構造における二種の珪素鋼板部材の一つを示す斜視図である。
【図３Ｂ】本発明のモータの固定子構造における二種の珪素鋼板部材のもう一つを示す斜視図である。
【図４】本発明の第１珪素鋼板及び第２珪素鋼板を積重ねてなるモータの固定子構造を示す斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６Ａ】本発明による珪素鋼板の積重ね方式の一変化例を示す模式図である。
【図６Ｂ】本発明による珪素鋼板の積重ね方式のもう一つの変化例を示す模式図である。
【図７】本発明による第２珪素鋼板の一変化例を示す斜視図である。
【図８】本発明による第２珪素鋼板のもう一つの実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０、２０、４０、５０    珪素鋼板
１２、２２、４２、５２    環状部
１４、２４、４４、５４    放射状アーム
１６、２６、３６、４６、５６    磁極歯
１８、２８、３８    磁極歯の外周縁
２６ａ、２６ｂ    側部
２６ｃ    切捨て部分（切り欠き部）
３０         モータの固定子構造
３２         回転子
３４         コイル
４８         切り欠き（切り欠き部）
５８         通り穴（切り欠き部）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2006014575.tif 000005
【図２Ｃ】
2006014575.tif 000006
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2006014575.tif 000008
【図４】
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【図５】
2006014575.tif 000010
【図６Ａ】
2006014575.tif 000011
【図６Ｂ】
2006014575.tif 000012
【図７】
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【図８】
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