(57)【要約】【課題】組立費を効果的に下げることができる、改善された単相永久磁石モータを提供する。【解決手段】単相モータは、励磁部分及びアーマチャ部分を含む。Ｎを１よりも大きい整数とするとき、励磁部分は、その上に形成された２Ｎ個の磁極をもたらすＮ個の磁石を含み、アーマチャ部分は、２Ｎ個の磁極部分を形成する２Ｎ個の歯部分を含む。本発明により、各磁石を十分に使用することが可能になり、単相モータで使用する磁石の数及びモータ組立中の仕事量が減り、並びにモータ組立費が下がる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相モータであって、
Ｎを１よりも大きい整数とするとき、２Ｎ個の磁極部分を形成する２Ｎ個の歯を備えるアーマチャ部分と、
励磁部分であって、その上に形成された２Ｎ個の磁極をもたらすＮ個の磁石を備える励磁部分と、を備えることを特徴とする単相モータ。
【請求項２】
前記アーマチャ部分は、前記２Ｎ個の歯部分の周りにそれぞれ巻き付けた２Ｎ本のコイルを備える、請求項１に記載の単相モータ。
【請求項３】
前記アーマチャ部分は、前記歯部分のうちのＮ個の周りに巻き付けたＮ本のコイルをさらに備え、コイルを持つ各歯部分が、コイルを持たない２つの歯部分の間に位置する、請求項１に記載の単相モータ。
【請求項４】
前記アーマチャ部分はステータを備え、前記励磁部分は、前記ステータに対して回転可能なロータを備え、前記ステータは、前記ロータに向かって延びる２Ｎ個の歯部分を備える、請求項１〜３の何れかの１つに記載の単相モータ。
【請求項５】
前記ロータは、表面取付式永久磁石ロータであって、ロータコアを備え、前記Ｎ個の磁石は、前記ロータコアの円周面上に均一な間隔で配列される、請求項４に記載の単相モータ。
【請求項６】
前記ロータコアの円周面にＮ個の溝が定まって均一な間隔で配列され、前記Ｎ個の磁石は、それぞれ、前記溝に固着し又は取り付ける、請求項５に記載の単相モータ。
【請求項７】
各溝は円弧溝又は平底溝であり、各々の前記磁石は弓形の磁石であり、前記磁石の外周縁は、前記ロータの軸線に中心がある円弧上に位置する、請求項６に記載の単相モータ。
【請求項８】
各溝は円弧溝又は平底溝であり、各々の前記磁石は弓形の磁石であり、各磁石の外側面から前記ロータの軸線までの距離は、前記磁石の円周中間部から２つの端部に向かって次第に減少する、請求項６に記載の単相モータ。
【請求項９】
前記ロータは、挿入式永久磁石ロータであってロータコアを備え、前記Ｎ個の磁石は、前記ロータコアに取り付けて均一な間隔で配列される、請求項４に記載の単相モータ。
【請求項１０】
前記ロータコアには前記Ｎ個の磁石を収容するためにＮ個の溝が定まって均一な間隔で整列され、各溝の２つの端部と、前記溝に収納された前記磁石のうちの対応する１つとの間に２つの隙間がそれぞれ定まり、前記ロータの円周面は、２Ｎ個の平面を形成するように切り、各溝の前記２つの端部における前記隙間は、それぞれ、前記平面のうちの隣接する２つに位置する、請求項９に記載の単相モータ。
【請求項１１】
前記Ｎ個の磁石のうち前記ステータに対面する側面は極性が同じである、請求項５〜１０の何れかの１つに記載の単相モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、モータの分野に、特に単相永久磁石モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  市場で最も一般的な単相永久磁石モータによって利用される永久ロータでは、永久磁石の数は、ロータの磁極の数と等しく、磁石のうちステータに対面して隣接する側面は反対の極性を有し、協働して磁気回路を形成する。多数の磁石を持つこの種の永久ロータでは、磁石は十分には使用されないことが多い。さらに、ロータの組立てが複雑になり、それは、費用を低下させることに反する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]  従って、単相永久磁石モータの組立費を効果的に下げることができる、改善された単相永久磁石モータに対する要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]  １つの態様において、単相モータは、励磁部分及びアーマチャ部分を備える。Ｎを１よりも大きい整数とするとき、励磁部分は、その上に形成された２Ｎ個の磁極をもたらすＮ個の磁石を備え、アーマチャ部分は、２Ｎ個の磁極部分を形成する２Ｎ個の歯を備える。
【０００５】
[0005]  アーマチャ部分は、２Ｎ個の歯部分の周りにそれぞれ巻き付けた２Ｎ本のコイルを備えることが好ましい。
【０００６】
[0006]  アーマチャ部分は、歯部分のうちのＮ個の周りに巻き付けたＮ本のコイルをさらに備え、コイルを持つ各歯部分が、コイルを持たない２つの歯部分の間に位置することが好ましい。
【０００７】
[0007]  アーマチャ部分はステータを備え、励磁部分はステータに対して回転可能なロータを備え、ステータは、ロータに向かって延びる２Ｎ個の歯部分を備えることが好ましい。
【０００８】
[0008]  ロータは、ロータコアを備える表面取付式永久磁石ロータであり、Ｎ個の磁石は、ロータコアの円周面上に均一な間隔で配列されることが好ましい。
【０００９】
[0009]  Ｎ個の溝は、ロータコアの円周面に定まって均一な間隔で配列され、Ｎ個の磁石は、それぞれ溝に固着し又は取り付けることが好ましい。
【００１０】
[0010]  各溝は円弧溝又は平底溝であり、各々の磁石は弓形の磁石であり、磁石の外周端は、ロータの軸線に中心がある円弧上に位置することが好ましい。
【００１１】
[0011]  各溝は円弧溝又は平底溝であり、各々の磁石は弓形の磁石であり、各磁石の外側面からロータの軸線までの距離は、磁石の円周中間部から２つの端部に向かって次第に減少することが好ましい。
【００１２】
[0012]  Ｎ個の磁石のうちロータコアに近接する側面は極性が同じであることが好ましい。
【００１３】
[0013]  ロータは、挿入式永久磁石ロータであってロータコアを備え、Ｎ個の磁石は、ロータコアに取り付けて均一な間隔で配列されることが好ましい。
【００１４】
[0014]  ロータコアにはＮ個の磁石を収容するためにＮ個の溝が定まって均一な間隔で整列され、各溝の２つの端部と、溝に収納された磁石のうちの対応する１つとの間に２つの隙間がそれぞれ定まり、ロータの円周面は、２Ｎ個の平面を形成するように切り、各溝の２つの端部における隙間は、それぞれ、平面のうちの隣接する２つに位置することが好ましい。
【００１５】
[0015]  磁石のうちステータに対面するＮ個の側面は極性が同じであることが好ましい。
【００１６】
[0016]  本発明の実施は、単相永久磁石モータで使用する永久磁石の数を減らすことができ、それによりモータ組立てが容易になり、しかもモータ組立費が低下する。
【００１７】
[0017]  以下、本発明が、図面及び実施形態を参照してより詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の１つの実施形態による単相ブラシレス直流モータの断面図である。
【図２】図１の単相ブラシレス直流モータの磁界分布を示す線図である。
【図３】図１の単相ブラシレス直流モータの逆起電力及びコギングトルクを、単相ブラシレス直流モータのロータの回転時間に対して示す線図である。
【図４】本開示の別の実施形態による単相ブラシレス直流モータの断面図である。
【図５】本開示の第３の実施形態による単相ブラシレス直流モータの断面図である。
【図６】図５の単相ブラシレス直流モータの磁界分布を示す線図である。
【図７】図５の単相ブラシレス直流モータの逆起電力及びコギングトルクを、単相ブラシレス直流モータのロータの回転時間に対して示す線図である。
【図８】本開示の第４の実施形態による単相ブラシレス直流モータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[0026]  以下、本発明の実施形態が、図面を参照してより詳しく説明される。同様の構造又は機能を持つ要素は、各図は、限定ではなく例示であることに注目されたい。各図は、縮尺通りではなく、記載された実施形態のあらゆる態様を示すとは限らず、本開示の範囲を限定しない。別段の定めがない限り、この開示で使用されるあらゆる技術的及び科学的用語は、当業者によって一般に理解される通常の意味を有する。
【００２０】
[0027]  図１は、本開示の１つの実施形態による単相ブラシレス直流モータの断面図である。モータ１は、アーマチャ部分及び励磁部分を含む。アーマチャ部分はステータ１１を含み、励磁部分は、ステータに対して回転可能なロータ１２を含む。ステータ１１は、ロータ１２に向かって延びて均一な間隔で配列された複数の歯部分１１１を含む。複数の歯部分１１は、複数の磁極部分を形成する。歯部分１１１の全て又は部分の周りにコイル（図示しない）を巻き付ける。ロータ１２は、表面取付式永久磁石ロータであり、ロータコア１２１と、ロータコア１２１の表面に固定し又は取り付けた複数の永久磁石１２２とを含む。ロータコア１２１は、ケイ素鋼板のような磁気導体材料で作成される。永久磁石１２２の数は、歯部分１１１の数の半分である。ロータコア１２１に固定し又は取り付けた永久磁石１２２の側面は、極性が同じ、即ち全てＮ極又は全てＳ極である。
【００２１】
[0028]  図１の実施形態では、ステータ１１は、輪状のヨーク１１０と、ヨーク１１０の内側面からロータに向かって延びて均一な間隔で配列された６つの歯部分１１１とを含み、６つの歯部分１１１は、６つの磁極部分を形成する。６つの歯部分１１１には、全てにコイルを巻き付け、又は交互にコイルを巻き付けることができ、すなわち３つの歯部分１１１だけにコイルを巻き付け、コイルを巻き付けた歯部分と、コイルを巻き付けない歯部分とが交互に配列される。永久磁石１２２の数は３つである。ロータコア１２１は円筒形状である。ロータコア１２１の外周面に、複数の一様なサイズとされた溝１２１１が定まり、均一な間隔で配列される。溝１２１１は、ロータコア１２１の一端から他端まで延び、断面が各々円弧形である。円弧形の溝１２１１が位置する円の中心は、ロータコア１２１の中心軸線に位置する。各永久磁石１２２は、それぞれ、溝１２１１に固着し又は溝に取り付ける。代替実施形態では、ロータコア１２１の外周面は、均一な間隔で配置された複数の平面を形成するように切り、永久磁石１２２は、平面に固着し又は取り付ける。永久磁石１２２は形状が弓形である。１つの実施形態では、永久磁石１２２の外周縁は、ロータ１２の軸線に中心がある円弧上に位置する。代替実施形態では、永久磁石１２２の中間部は、その２つの端部より厚い、すなわち、各永久磁石１２２の外側面からロータの軸線までの距離は、永久磁石１２２の円周中間部から２つの端部に向かって次第に減少する。従って、永久磁石１２２の端部とステータ歯部分１１１との間の空隙は、永久磁石１２２の中間部とステータ歯部分１１１との間の空隙よりも大きく、結果としてモータ１の作動中に発生するコギングトルクは、図３に示すように正弦波に近い波形であり、それによってモータ１の作動がより安定し、騒音が低下し、モータ１の性能が上がり、しかも寿命が延びる。
【００２２】
[0029]  図２を参照して、各永久磁石１２２では、磁力線は、そのＮ極から始まり、ステータ１１を通って進み、２つの経路に沿ってそのＳ極に戻り、従って２つの磁気回路を形成する。そのため、３つの永久磁石１２２は６つの磁極を形成し、各磁気回路は唯１つの永久磁石を含む。従って、各磁石は、十分に使用することができ、モータ部品の数を減らしひいては費用を下げることができる。
【００２３】
[0030]  以上では、モータは、６つの磁極を形成する３つの磁石を有する、表面取付式永久磁石ロータとして例示した。他の様々な実施形態では、磁石の数Ｎ（Ｎは１よりも大きい整数である）は、ステータの２Ｎ個の磁極部分と組み合わせて使用するとき変更して、２Ｎ個の磁極を持つ表面取付式永久磁石ロータを形成できることを理解されたい。
【００２４】
[0031]  図４は、表面取付式永久磁石ロータが、４つの磁極を形成する２つの磁石を有し、ステータ歯部分にコイルを部分的に巻き付ける、典型的な実施形態を例示する。図４を参照して、モータ２のステータ２１は、実質的に長方形の輪状でありかつヨーク２１０からロータ２２に延びる及び４つの歯部分２１１を有する、ヨーク２１０を含む。４つの歯部分２１１は、４つの磁極部分を形成する。歯部分２１１にはコイルを交互に巻き付け、すなわち２つの対向した歯部分２１１だけにコイル２１２を巻き付ける。ロータ２２のロータコア２２１の外周面に、２つの同じサイズの円弧溝２２１１が対称的に定まる。永久磁石２２２は、円弧溝２２１１に固着し又は取り付ける。各永久磁石２２２では、磁力線は、そのＮ極から始まり、歯部分２１１を通って進み、２つの経路に沿ってそのＳ極に戻る。従って、４つの磁極が形成される。
【００２５】
[0032]  図５は、本開示の別の実施形態による単相ブラシレス直流モータの断面図である。モータ３は、アーマチャ部分及び励磁部分を含む。アーマチャ部分はステータ３１を含み、励磁部分は、ステータ３１に対して回転可能なロータ３２を含む。ステータ３１は、ロータ３２に向かって延びて均一な間隔で配列された複数の歯部分３１１を含む。複数の歯部分３１１は、複数の磁極部分を形成する。歯部分３１１の全て又は部分の周りにコイル（図示しない）を巻き付ける。ロータ３２は、挿入式永久磁石ロータであり、ロータコア３２１と、ロータコア３２１に挿入された複数の永久磁石３２２とを含む。永久磁石３２２の数は、歯部分３１１の数の半分である。永久磁石３２２のうちステータ３１に隣接する側面は極性が同じであり、即ち全てがＮ極又は全てがＳ極である。図５の実施形態では、ステータ３１は、ヨーク３１０と、ヨーク３１０の内側面からロータ３２に向かって延びて均一な間隔で配列された４つの歯部分３１１とを含み、４つの歯部分３１１は４つの磁極部分を形成する。４つの歯部分３１１には、全てにコイルを巻き付けることができ、又は交互にコイルを巻き付けることができ、すなわち、２つの歯部分３１１だけにコイルを巻き付け、コイルを巻き付けた歯部分３１１と、コイルを巻き付けない歯部分３１１とが交互に配置される。永久磁石３２２の数は２つであり、２つの永久磁石３２２は、ロータコア３２１に挿入され、ロータコア３２１の軸線を取り囲んで均一な間隔で配列される。
【００２６】
[0033]  具体的には、図５の実施形態では、ロータ３２のロータコア３２１に２つのサイズが同じである溝３２３が定まり、それらは、ロータコア３２１の軸線を均一な間隔で取り囲む。永久磁石３２２は、溝３２３にそれぞれ挿入され、各溝３２３の２つの端部に隙間３２３１が定まる。ロータコア３２１は円筒状であり、その外側面に円弧面が位置する。ロータコア３２１の外側面は、複数の平面３２４を形成するように切り、各平面３２４は、対応する溝３２３の一端で隙間３２３１に隣接して位置し、磁気漏れを減少させる。図５の実施形態では、２つの溝３２３の４つの端部における隙間３２３１に対応して、ロータ３２の外周面に沿って均等に配置された、４つのそのような平面３２４が存在する。さらに、ロータ３２の円周面上にある各平面３２４の２つの側面に円弧凹所３２５が定まる。各円弧凹所３２５は、１つの平面３２４と１つの隣接する円弧面３２６とを相互に接続して磁気漏れを減らす。図５の実施形態では、平面３２４及び円弧凹所３２５を設けたことにより、ロータコア３２１の対応する位置とステータ歯部分３１１との間の空隙が大きくなり、結果としてモータ３の作動中に発生したコギングトルクは、図７に示すように正弦波に近い波形を有し、それによってモータ３の作動がより安定しかつ騒音が低下し、モータ３の性能が上がり、しかも寿命が延びる。
【００２７】
[0034]  図６を参照して、各永久磁石３２２では、磁力線は、そのＮ極から始まり、ステータ３１を通って進み、２つの経路に沿ってそのＳ極に戻り、従って２つの磁気回路を形成する。そのため、２つの永久磁石３２２は４つの磁極を形成し、各磁気回路は唯１つの永久磁石を含む。従って、各磁石は、十分に使用することができ、モータ部品の数を減らしひいては費用を下げることができる。
【００２８】
[0035]  図８は、ステータ４１を有するモータ４を例示する。ステータ４１は、実質的に長方形の輪状のヨーク４１０と、ヨーク４１０からロータ４２に向かって延びる４つの歯部分４１１とを有する。４つの歯４１１は、４つの磁極部分を形成する。歯部分４１１には、コイルを交互に巻き付け、すなわち２つの対向する歯部分４１１だけにコイル４１２を巻き付ける。ロータ４２は、２つの磁石が挿入された挿入式永久磁石ロータであり、ステータ４１の４つの磁極部分と組み合わせて使用したとき、４磁極式永久磁石ロータとして形成することができる。
【００２９】
[0036]  以上では、単相モータは、４つの磁極を形成する２つの磁石を有する、挿入式永久磁石ロータを含むとして例示した。他の様々な実施形態では、磁石の数Ｎ（Ｎは１よりも大きい整数である）は、ステータの２Ｎ個の磁極部分と組み合わせて使用するとき変更して、２Ｎ個の磁極を持つ挿入式永久磁石ロータを形成できることを理解されたい。
【００３０】
[0037]  Ｎ個の磁石を用いて２Ｎ個の磁極を形成することは、内側ロータ式モータで使用すると説明したが、Ｎ個の磁石を用いて２Ｎ個の磁極を形成することは、外側ロータ式モータでも同様に使用できることに注目されたい。この場合、表面取付式永久磁石ロータでは、Ｎ個の磁石は、ロータコアの内側面に固着し又は取り付け、挿入式永久磁石ロータでは、Ｎ個の磁石は、ロータコアの内部に挿入する。
【００３１】
[0038]  代替実施形態では、単相モータは、単相交流モータのような単相永久磁石モータとすることもできる。
【００３２】
[0039]  要約すると、本開示の単相モータでは、ロータは、ステータ上の２Ｎ個の磁極部分と組み合わせてロータ上のＮ個の永久磁石を使用することによって、２Ｎ個の磁極を形成することができ、それにより磁石の数を減らし、各磁石を十分に使用することができ、モータ組立中の仕事量が減り、並びにモータ組立費が下がる。
【００３３】
[0040]  本発明が１つ以上の実施形態を参照して説明されるが、実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実施又は使用可能とするためだけに用いる。本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、当業者によって様々な修正が可能であることを認識されたい。本明細書に例示した実施形態は、本発明の制限として解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、以下に続く請求項を参照することによって決定される。
【符号の説明】
【００３４】
１  モータ
１１  ステータ
１１０  ヨーク
１１１  歯部分
１２１  ロータコア
１２２  永久磁石
１２１１  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018023273.tif 000008
【図７】
2018023273.tif 000009
【図８】
2018023273.tif 000010
【外国語明細書】
2018023273000001.pdf