(57)【要約】【課題】複数のステータ要素３を積層させた単相クローポールモータ１００において、ステータ要素３間の絶縁物を不要にする。【解決手段】ステータ２０が、積層された複数のステータ要素３を備え、前記ステータ要素３が、周方向に沿って設けられた複数の爪磁極４３ａ、４３ｂと、周方向に巻回されたコイル４ｃとを備え、隣り合うステータ要素３のコイル４ｃが、互いに逆向きに巻かれており、隣り合うステータ要素３において、一方のステータ要素３の爪磁極４３ａ、４３ｂと他方のステータ要素３の爪磁極４３ａ、４３ｂとが互いに対向するとともに同一極性となるように構成した。【選択図】図３
2018042445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ及びロータを具備する単相モータであって、
前記ステータが、積層された複数のステータ要素を備え、
前記ステータ要素が、周方向に沿って設けられた複数の爪磁極と、周方向に巻回されたコイルとを備え、
隣り合う前記ステータ要素のコイルが、互いに逆向きに巻かれており、
隣り合う前記ステータ要素において、一方のステータ要素の爪磁極と他方のステータ要素の爪磁極とが互いに対向するとともに同一極性となるように構成されていることを特徴とする単相モータ。
【請求項２】
隣り合う前記ステータ要素において、互いに対向する爪磁極の間に所定のスキュー角が設けられていることを特徴とする請求項１記載の単相モータ。
【請求項３】
前記ロータが、表面磁石型、埋込磁石型、又はスポーク型のものであることを特徴とする請求項１又は２記載の単相モータ。
【請求項４】
複数の爪磁極とコイルとを具備するモータにおいて、
前記爪磁極を支持するとともにコイルを挟み込む一対の支持部材を備えており、
前記支持部材の少なくとも一方が、前記コイルとの対向部分に形成された第１開口と前記コイルとは対向しない部分に形成された第２開口とを連通する連通路を有していることを特徴とするモータ。
【請求項５】
前記連通路が、前記コイルとの対向部分から前記コイルとは対向しない部分に亘って形成された凹溝又はスリットであることを特徴とする請求項４記載のモータ。
【請求項６】
前記各支持部材が、前記凹溝を複数有していることを特徴とする請求項５記載のモータ。
【請求項７】
前記各支持部材が、円環板状をなすものであり、
前記凹溝が、前記コイルとの対向部分から径方向外側に延びていることを特徴とする請求項５又は６記載のモータ。
【請求項８】
複数の爪磁極とコイルとを具備するモータにおいて、
前記爪磁極を支持するとともにコイルを挟み込む一対の支持部材を備えており、
前記支持部材の少なくとも一方が、前記コイルとの対向部分に形成されたコイル冷却用貫通孔を有していることを特徴とするモータ。
【請求項９】
前記コイル冷却用貫通孔が周方向に沿って間欠的に形成されており、
互いに隣り合う前記コイル冷却用貫通孔の間に支持部材の機械的強度を補強する補強部が形成されていることを特徴とする請求項８記載のモータ。
【請求項１０】
前記各支持部材が非磁性体であることを特徴とする請求項４乃至９のうち何れか一項に記載のモータ。
【請求項１１】
周方向に沿って交互に設けられた上向き爪磁極及び下向き爪磁極を有するステータと、前記ステータの内側又は外側に配置されたロータとを具備するモータにおいて、
前記各爪磁極が、前記ロータに対向する第１磁極要素と、前記第１磁極要素との間でコイルを挟み込むとともに、前記第１磁極要素と磁気的に接続された第２磁極要素とを有し、
前記上向き爪磁極及び前記下向き爪磁極それぞれの第２磁極要素が、磁束の流れの抵抗となる抵抗部を有していることを特徴とするモータ。
【請求項１２】
前記各爪磁極の第２磁極要素が、先端部よりも基端部に磁束が集中するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載のモータ。
【請求項１３】
前記各爪磁極の第２磁極要素が、基端部よりも先端部の方が厚み寸法が小さいことを特徴とする請求項１１又は１２記載のモータ。
【請求項１４】
前記各爪磁極の第２磁極要素における前記コイルに対向するコイル対向面が、基端部側から先端部側に向かって前記コイルから離れるように形成されていることを特徴とする請求項１１乃至１３のうち何れか一項に記載のモータ。
【請求項１５】
前記上向き爪磁極が、周方向から視て上向きコの字状をなす同一形状の鋼板を周方向に積層させたものであり、
前記下向き爪磁極が、周方向から視て下向きコの字状をなす同一形状の鋼板を周方向に積層させたものであることを特徴とする請求項１１乃至１４のうち何れか一項に記載のモータ。
【請求項１６】
前記第１磁極要素と前記第２磁極要素とが別体であり、それぞれが同一形状の鋼板を周方向に積層させたものであることを特徴とする請求項１１乃至１４のうち何れか一項に記載のモータ。
【請求項１７】
前記各爪磁極が、前記第１磁極要素の基端部と前記第２磁極要素の基端部との間に介在して、これらの磁性体を磁気的に接続する第３磁極要素をさらに有していることを特徴とする請求項１６記載のモータ。
【請求項１８】
前記上向き爪磁極及び前記下向き爪磁極を挟み込んで支持するとともに、前記コイルを挟み込む一対の支持部材をさらに具備し、
前記支持部材が、前記上向き爪磁極又は前記下向き爪磁極の一方の基端部が嵌め込まれる第１位置決め部と、他方の先端部が嵌め込まれる第２位置決め部とを有していることを特徴とする請求項１１乃至１７のうち何れか一項に記載のモータ。
【請求項１９】
前記上向き爪磁極及び前記下向き爪磁極を挟み込んで支持するとともに、前記コイルを挟み込む一対の支持部材をさらに具備し、
前記支持部材が、前記爪磁極を構成する互いに別体の磁極要素それぞれが嵌め込まれる複数の位置決め部を有していることを特徴とする請求項１６又は１７記載のモータ。
【請求項２０】
導線を巻回されてなるコイルと、周方向に沿って設けられた複数の爪磁極とを具備するモータにおいて、
前記コイルの外側に配置されて、周方向に沿って互いに隣り合う前記爪磁極の一方を通過した磁束を他方へ導くように、前記一方の爪磁極及び前記他方の爪磁極の間で磁路を形成する磁性体をさらに具備することを特徴とするモータ。
【請求項２１】
前記磁性体が、前記コイルの外側を囲う円筒形状をなすことを特徴とする請求項２０記載のモータ。
【請求項２２】
前記磁性体が、前記コイルの外側を囲う複数の分割磁性体を有していることを特徴とする請求項２０記載のモータ。
【請求項２３】
前記各爪磁極が、前記コイルの内側に配置された第１磁極要素と、この第１磁極要素との間で前記コイルを挟み込む第２磁極要素とを有し、
前記分割磁性体が、周方向に沿って互いに隣り合う前記爪磁極の前記第２磁極要素間に配置されていることを特徴とする請求項２２記載のモータ。
【請求項２４】
単相モータであって、
前記爪磁極が、前記コイルとロータとの間に位置する縦磁極要素と、前記縦磁極要素の端部から延びるとともに前記コイルの上方又は下方に位置する横磁極要素とを有し、
前記横磁極要素と前記磁性体との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項２０記載のモータ。
【請求項２５】
前記爪磁極が、前記ロータの回転方向に沿って前記隙間が大きくなるように傾いて配置されていることを特徴とする請求項２４記載のモータ。
【請求項２６】
前記コイルの上方に位置する前記横磁極要素と前記磁性体との間に形成された前記隙間と、前記コイルの下方に位置する前記横磁極要素と前記磁性体との間に形成された前記隙間とが、互いに異なる寸法である請求項２４記載のモータ。
【請求項２７】
４つのＭＯＳを有し、電源からの電力をモータに供給するＨブリッジ回路と、前記各ＭＯＳに駆動信号を出力して、対角に配置された２対のＭＯＳを１対ずつ交互にオンオフする駆動回路とを具備するモータ制御回路であって、
前記制御回路が、前記１対のＭＯＳをオンからオフに切り替える際に、グランド側のＭＯＳをオフに切り替えてから所定時間経過後に電源側のＭＯＳをオフに切り替えることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項２８】
４つのＭＯＳを有し、電源からの電力をモータに供給するＨブリッジ回路と、前記各ＭＯＳに駆動信号を出力して、対角に配置された２対の前記ＭＯＳを１対ずつ交互にオンオフする駆動回路とを具備するモータ制御回路であって、
電源側の２つのＭＯＳそれぞれに対応して当該電源側のＭＯＳと並列に設けられた一対の回生電流消費用ＭＯＳをさらに具備し、
前記駆動回路が、前記１対の前記ＭＯＳをオンからオフに切り替える際に、オンからオフに切り替えられる前記電源側のＭＯＳに対応する前記回生電流消費用ＭＯＳをオフからオンに切り替えることを特徴とするモータ制御回路。
【請求項２９】
４つのＭＯＳを有し、電源からの電力をモータに供給するＨブリッジ回路と、前記各ＭＯＳに駆動信号を出力して、前記４つのＭＯＳがオフしている非通電状態を介して対角に配置された２対の前記ＭＯＳを１対ずつ交互にオンオフする駆動回路とを具備したモータ制御回路において、
前記駆動回路が、前記非通電状態の前に、オンしている１対のＭＯＳのうち、グランド側のＭＯＳをオフに切り替えるとともに、電源側のＭＯＳをオンに維持することを特徴とするモータ制御回路。
【請求項３０】
前記４つのＭＯＳが、ＮＭＯＳであることを特徴とする請求項２７乃至２９のうち何れか一項に記載のモータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相クローポールモータなどのモータ及びモータ制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、単相クローポールモータとしては、特許文献１に示すように、ステータと、ステータ内に回転可能に設けられたロータとを具備し、前記ステータが、周方向に沿って複数の下向き爪磁極が形成された上側コアと、周方向に沿って複数の上向き爪磁極が形成された下側コアと、周方向に巻回されたコイルとを有したものがある。
より具体的に説明すると、前記各コア及び前記コイルは、前記上向き爪磁極と前記下向き爪磁極とが周方向に交互に配置されるとともに、前記各コアによって前記コイルを挟み込むように組み合わされている。
【０００３】
ところで、例えばステータ側で軸方向に対してスキュー角を設けようとした場合など、図７に示すように、各コア及びコイルを上述したように組み合わせてなるステータ要素を、軸方向に積層させてステータを構成することがある。
【０００４】
この場合、図７の上段に示すように、上側のステータ要素及び下側のステータ要素の接触面における一方がＮ極、他方がＳ極になると、これらのステータ要素間で短絡が生じてしまう。
このことから、従来は、図７の下段に示すように、ステータ要素の間に絶縁物を介在させて積層するようにしている。
【０００５】
しかしながら、上述した構成では、ステータ要素間に絶縁物を介在させているので、絶縁物がモータを小型化するうえでのネックとなるという問題や、絶縁物を用いる分材料費が増大するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１０４４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、複数のステータ要素を軸方向に積層させた単相モータにおいて、ステータ要素間の絶縁物を不要にすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係るモータは、ステータ及びローラを具備するものであって、前記ステータが、積層された複数のステータ要素を備え、前記ステータ要素が、周方向に沿って設けられた複数の爪磁極と、周方向に巻回されたコイルとを備え、隣り合う前記ステータ要素のコイルが、互いに逆向きに巻かれており、隣り合う前記ステータ要素において、一方のステータ要素の前記爪磁極と他方のステータ要素の前記爪磁極とが互いに対向するとともに同一極性となるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成されたモータであれば、隣り合うステータ要素のコイルが互いに逆向きに巻かれているので、これらのステータ要素の接触面はいずれもＮ極又はＳ極となり、ステータ要素間に絶縁物を介在させることなく短絡を防ぐことができ、ひいては、従来に比べて材料費を軽減するとともに、軸方向に小型化することが可能となる。
【００１０】
ここで、隣り合うステータ要素のコイルが互いに逆向きに巻かれている場合であっても、図６に示すように、隣り合うステータ要素において、対向する爪磁極の一方がＮ極、他方がＳ極となるように配置されていると、各ステータ要素において爪磁極間に形成される磁束の向きが逆向きになってしまう。そうすると、これらの磁束が互いに打ち消し合ってモータの出力が低下する。
これに対して、上述したように構成されたモータであれば、隣り合う前記ステータ要素において、一方のステータ要素の前記爪磁極と他方のステータ要素の前記爪磁極とが互いに対向するとともに同一極性となるように構成されているので、各ステータ要素において爪磁極間に形成される磁束の向きが同じ向きとなり、モータの出力低下を防ぐことができる。
【００１１】
本発明の効果がより顕著に発揮される実施態様としては、隣り合う前記ステータ要素において、互いに対向する爪磁極の間に所定のスキュー角が設けられている構成が挙げられる。
【００１２】
ロータの具体的な実施態様としては、表面磁石型、埋込磁石型、又はスポーク型のものが挙げられる。
【００１３】
また、以下の述べるような課題もある。
従来、クローポールモータとしては、特許文献２に示すように、周方向に沿って設けられた複数の爪磁極と、これらの爪磁極に沿って配置されたコイルとを具備するものがある。
【００１４】
このようなモータにおいて、コイルに生じる熱を放出すべく、放熱部材やファンを設けようとすると、近年のモータ小型化の要請に応えることが難しいうえ、材料費が増大するという問題がある。
【００１５】
このような中で、本願発明者は、放熱部材などを別途設けることなくコイルに生じる熱を放出する構成について鋭意検討を重ねた。
【００１６】
【特許文献２】特開２００９−５４２１号公報
【００１７】
本発明は、上述した鋭意検討の結果なされたものであり、放熱部材やファンなどを設けることなくコイルに生じる熱を放出することのできるモータを提供すべくなされたものである。
【００１８】
すなわち本発明に係るモータは、複数の爪磁極とコイルとを具備するモータにおいて、前記爪磁極を支持するとともにコイルを挟み込む一対の支持部材を備えており、前記支持部材の少なくとも一方が、前記コイルとの対向部分に形成された第１開口と前記コイルとは対向しない部分に形成された第２開口とを連通する連通路を有していることを特徴とするものである。
【００１９】
このようなモータによれば、支持部材が、コイルとの対向部分に形成された第１開口とコイルとは対向しない部分に形成された第２開口とを連通する連通路を有しているので、この連通路に流れ込む空気によってコイルを冷却することができる。また、この連通路を、コイルを挟み込む一対の支持部材に形成しているので、放熱部材やファンなどを別途設けることなく、コイルを冷却することが可能である。
【００２０】
前記連通路の具体的実施態様としては、前記コイルとの対向部分から前記コイルとは対向しない部分に亘って形成された凹溝又はスリットが挙げられる。
【００２１】
コイルをより確実に冷却するためには、前記各支持部材が、前記凹溝を複数有していることが好ましい。
【００２２】
支持部材に凹溝をより多く形成するための実施態様としては、前記各支持部材が、円環板状をなすものであり、前記凹溝が、前記コイルとの対向部分から径方向外側に延びていることが好ましい。
【００２３】
また、コイルに生じる熱を効率良く放出するための別の実施態様としては、複数の爪磁極とコイルとを具備するモータにおいて、前記爪磁極を支持するとともにコイルを挟み込む一対の支持部材を備えており、前記支持部材の少なくとも一方が、前記コイルとの対向部分に形成されたコイル冷却用貫通孔を有していることを特徴とするものであっても良い。
【００２４】
このような構成であれば、支持部材のコイルとの対向部分にコイル冷却用貫通孔が形成されているので、このコイル冷却用貫通孔を介して周囲の空気がコイルと直に接触し、コイルを効率良く冷却することが可能となる。
【００２５】
コイルの空気と接触する面積を大きくしつつ、支持部材の機械的強度を担保するためには、前記コイル冷却用貫通孔が周方向に沿って間欠的に形成されており、互いに隣り合う前記コイル冷却用貫通孔の間に支持部材の機械的強度を補強する補強部が形成されていることが好ましい。
【００２６】
鉄損を低減させるためには、前記各支持部材が非磁性体であることが好ましい。
【００２７】
さらに、以下に述べるような課題もある。
従来、クローポールモータとしては、特許文献２に示すように、周方向に沿って設けられた複数の爪磁極と、これらの爪磁極に沿って配置されたコイルとを具備し、各爪磁極が、コの字状の鋼板を周方向に多数積層させて構成されたものが知られている。
【００２８】
より具体的に前記爪磁極は、磁束量が先端から基端に向かって徐々に多くなることから、周方向略中央の鋼板をその両側の鋼板よりも長くして、爪磁極の断面積が先端から基端に向かって大きくなるように構成されている。
【００２９】
しかしながら、爪磁極の断面積が先端から基端に向かって大きくなるように構成されているのは、各爪磁極のロータ側のみであり、各爪磁極の反ロータ側は、断面積が先端から基端に向かってほぼ同じ大きさに構成されている。かかる構成では、各爪磁極のロータ側よりも反ロータ側の方が磁束が通りやすく、各爪磁極におけるロータ側の磁束密度が低くなってしまい、実際にはモータの効率を低下させることになる。
【００３０】
そこで本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、爪磁極をモータの効率を向上させることのできる形状にすることを課題とするものである。
【００３１】
すなわち本発明に係るモータは、周方向に沿って交互に設けられた上向き爪磁極及び下向き爪磁極を有するステータと、前記ステータの内側又は外側に配置されたロータとを具備するモータにおいて、前記各爪磁極が、前記ロータに対向する第１磁極要素と、前記第１磁極要素との間でコイルを挟み込むとともに、前記第１磁極要素と磁気的に接続された第２磁極要素とを有し、前記上向き爪磁極及び前記下向き爪磁極それぞれの第２磁極要素が、基端部よりも先端部の方が厚み寸法が小さいことを特徴とするものである。
【００３２】
このようなモータであれば、反ロータ側に位置する第２磁極要素が、基端部よりも先端部の方を厚み寸法が小さくなるように構成されているので、磁束を第２磁極要素よりも第１磁極要素に集中させることができ、コイルに流れる電流を同じ大きさにした場合、従来よりもロータの効率を向上させることができる。
【００３３】
ところで、特許文献１に示す爪磁極は、上述したように、周方向略中央とその両側とにおいて、爪磁極の長さを互いに異なる寸法にしているので、複数種類の鋼板を用意しておく必要があり、製造工程が複雑化してしまう。
そこで、前記上向き爪磁極が、周方向から視て上向きコの字状をなす同一形状の鋼板を周方向に積層させたものであり、前記下向き爪磁極が、周方向から視て下向きコの字状をなす同一形状の鋼板を周方向に積層させたものであることが好ましい。
このような構成であれば、製造工程を複雑化させることなく、各爪磁極の第２磁極要素を、基端部よりも先端部の厚み寸法を小さくすることができる。
【００３４】
前記第１磁極要素と前記第２磁極要素とが別体であり、それぞれが同一形状の鋼板を周方向に積層させたものであることが好ましい。
このように各磁極要素を別体にすることで、各磁極要素が一体である場合に比べて、磁極要素を加工するうえでの歩留まりを低減させることができる。
【００３５】
歩留まりをさらに低減させるためには、前記各爪磁極が、前記第１磁極要素の基端部と前記第２磁極要素の基端部との間に介在して、これらの磁性体を磁気的に接続する第３磁極要素をさらに有していることが好ましい。
【００３６】
ステータの組み立てを容易にするためには、前記上向き爪磁極及び前記下向き爪磁極を挟み込んで支持するとともに、前記コイルを挟み込む一対の支持部材をさらに具備し、前記支持部材が、前記上向き爪磁極又は前記下向き爪磁極の一方の基端部が嵌め込まれる第１位置決め部と、他方の先端部が嵌め込まれる第２位置決め部とを有していることが好ましい。
【００３７】
各爪磁極が別体の磁極要素を有している場合に、ステータの組み立てを容易にするためには、前記上向き爪磁極及び前記下向き爪磁極を挟み込んで支持するとともに、前記コイルを挟み込む一対の支持部材をさらに具備し、前記支持部材が、前記爪磁極を構成する互いに別体の磁極要素それぞれが嵌め込まれる複数の位置決め部を有していることが好ましい。
【００３８】
ところで、爪磁極が、コイルの内側に配置された第１磁極要素と、コイルの外側に配置されて第１磁極要素との間でコイルを挟み込む第２磁極要素とを有している場合、コイルの内周よりも外周の方が長いので、周方向に沿って隣り合う爪磁極の第２磁極要素間には隙間が生じ、この隙間から磁束が漏れてしまう。そうすると、トルクを得るべく電流を増大させても、必要なトルクに達する前に磁気飽和に到達して、必要なトルクを確保することができないという問題が生じ得る。
【００３９】
そこで、本発明に係るモータは、導線を巻回されてなるコイルと、周方向に沿って設けられた複数の爪磁極とを具備するモータにおいて、前記コイルの外側に配置されて、周方向に沿って互いに隣り合う前記爪磁極の一方を通過した磁束を他方へ導くように、前記一方の爪磁極及び前記他方の爪磁極の間で磁路を形成する磁性体をさらに具備することを特徴とするものである。
【００４０】
このように構成されたモータであれば、周方向に沿って隣り合う爪磁極の間に磁性体を設けて、一方の前記爪磁極を通過した磁束を他方の前記爪磁極へ導くようにしているので、磁束の漏れを抑えて磁気飽和に到達することを抑制することができ、必要なトルクを確保することが可能となる。
【００４１】
前記磁性体の実施態様として、前記コイルの外側を囲う円筒形状をなすものが挙げられる。
このようなものであれば、例えば鋼板を任意の厚みとなるように円筒形状に巻き、この円筒形状の磁性体をコイルの外側に設ければ良いので、磁性体の製造や磁性体の取り付けを煩雑にすることなく行うことができる。
【００４２】
前記磁性体の別の実施態様としては、前記コイルの外側を囲う複数の分割磁性体を有しているものが挙げられる。
このようなものであれば、例えば複数の電磁鋼板を径方向に積層することで分割磁性体を構成することができ、分割磁性体を簡単に製造することができる。
【００４３】
上述したように、磁性体が複数の分割磁性体を有している場合の具体的な実施態様としては、前記各爪磁極が、前記コイルの内側に配置された第１磁極要素と、この第１磁極要素との間で前記コイルを挟み込む第２磁極要素とを有し、前記分割磁性体が、周方向に沿って互いに隣り合う前記爪磁極の前記第２磁極要素間に配置されている構成が挙げられる。
このような構成であっても、磁束の漏れを抑えることができ、必要なトルクを確保することが可能となる。
【００４４】
ところで、上述したように磁束の漏れを抑えるべく磁性体を設けた構成を単相モータに採用した場合において、前記爪磁極がコイルとロータとの間に位置する縦磁極要素と、前記縦磁極要素の端部から延びるとともに前記コイルの上方又は下方に位置する横磁極要素とを有し、前記横磁極要素と前記磁性体とが接触している構成について、本願発明者は電磁界解析を行った。
この解析により、図３４に示すように、起動時にコギングトルクが負の方向に作用し、これに釣られて通電トルクも負の方向に作用する。その結果、合成トルクも負の方向に作用し、上述した構成では、起動後にロータは逆回転し始め、合成トルクがゼロとなる際にロータが失速して、モータへの負荷が大きいと停止してしまうという問題が生じる。
【００４５】
そこで、本願発明者が上述した解析結果に基づいて鋭意検討した結果、起動時に正の方向に作用する合成トルクを確保してロータを正回転させるためには、単相モータにおいて、前記爪磁極が、前記コイルとロータとの間に位置する縦磁極要素と、前記縦磁極要素の端部から延びるとともに前記コイルの上方又は下方に位置する横磁極要素とを有し、前記横磁極要素と前記磁性体との間に隙間が形成されていることが好ましいことを見出した。
【００４６】
このように横磁極要素と磁性体との間に隙間を形成した場合、電磁界解析した結果、横磁極要素と磁性体とが接触している場合に対してコギングトルクの位相が９０°ずれ、通電トルク及び合成トルクは起動時に正の方向に作用することが分かった。これにより、起動後にロータを正回転させることができ、ロータが停止してしまうことを防ぐことができる。なお、電磁界解析の詳細な結果は後述する。
【００４７】
起動時に正方向に作用するトルクをより大きく確保するための構成としては、前記爪磁極が、前記ロータの回転方向に沿って前記隙間が大きくなるように傾いて配置されている構成や、前記コイルの上方に位置する前記横磁極要素と前記磁性体との間に形成された前記隙間と、前記コイルの下方に位置する前記横磁極要素と前記磁性体との間に形成された前記隙間とが、互いに異なる寸法である構成が挙げられる。なお、これらの構成に対して電磁界解析した結果は後述する。
【００４８】
加えて、以下のような課題もある。
従来、モータ制御回路としては、Ｈブリッジ回路を用いて対角に配置される２対のトランジスタを１対ずつ交互にオンオフすることで、例えば電源から供給される直流電圧を交流電圧にしてモータに印加するように構成されたものがある。
【００４９】
このような構成において、２対のトランジスタ全てが同時にオンされると、その瞬間に貫通電流が流れてトランジスタが焼損する可能性があることから、一方の１対のトランジスタがオンしている状態から他方の１対のトランジスタをオンするまでの間に、全てのトランジスタがオフしている時間（いわゆるデッドタイム）を設けるようにしている。
【００５０】
しかしながら、上述したデッドタイムにおいて、トランジスタの寄生ダイオードにモータのコイルに蓄積されたエネルギーが回生電流として流れ、いわゆるキックバックによる電源ラインの電圧上昇が生じ、モータの振動や回路素子に悪影響を及ぼすことが知られている。
【００５１】
そこで、特許文献３に示すモータ制御回路は、オンからオフに切り替える１対のトランジスタのうち、電源側のトランジスタよりもグランド側のトランジスタを長くオンしておくことにより、グランド側で回生電流をループさせ、回生電流を寄生ダイオードに流して消費するようにしている。
【００５２】
【特許文献３】特開２００４−１３５３７４号公報
【００５３】
本発明は、このような中で本発明者が鋭意検討した結果なされたものであり、キックバックによる電源ラインの電圧上昇を従来よりも確実に抑制することを課題とするものである。
【００５４】
すなわち本発明に係るモータ制御回路は、４つのＭＯＳを有し、電源からの電力をモータに供給するＨブリッジ回路と、前記各ＭＯＳに駆動信号を出力して、対角に配置された２対のＭＯＳを１対ずつ交互にオンオフする駆動回路とを具備するモータ制御回路であって、前記制御回路が、前記１対のＭＯＳをオンからオフに切り替える際に、グランド側のＭＯＳをオフに切り替えてから所定時間経過後に電源側のＭＯＳをオフに切り替えることを特徴とするものである。
【００５５】
このようなモータ制御回路であれば、１対のＭＯＳをオンからオフに切り替える際に、グランド側のＭＯＳをオフに切り替えてから所定時間経過後に電源側のＭＯＳをオフに切り替えるので、回生電流を消費させるループを電源側に形成することができる。
これにより、回生電流を、寄生ダイオードのみならず、電源側に設けられたコンデンサ等の種々の回路素子に流すことができ、従来よりも回生電力を効率良く消費させるとともに、キックバックによる電源ラインの電圧上昇をより確実に抑制することが可能となる。
【００５６】
また、本発明に係るモータ制御回路は、４つのＭＯＳを有し、電源からの電力をモータに供給するＨブリッジ回路と、前記各ＭＯＳに駆動信号を出力して、対角に配置された２対の前記ＭＯＳを１対ずつ交互にオンオフする駆動回路とを具備するモータ制御回路であって、電源側の２つのＭＯＳそれぞれに対応して当該電源側のＭＯＳと並列に設けられた一対の回生電流消費用ＭＯＳをさらに具備し、前記駆動回路が、前記１対の前記ＭＯＳをオンからオフに切り替える際に、オンからオフに切り替えられる前記電源側のＭＯＳに対応する前記回生電流消費用ＭＯＳをオフからオンに切り替えることを特徴とするものである。
【００５７】
このようなモータ制御回路であれば、オンからオフに切り替えられる前記電源側のＭＯＳに対応する前記回生電流消費用ＭＯＳをオフからオンに切り替えることで、回生電流を消費させるループを電源側に形成することができ、上述した構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
さらに、本発明に係るモータ制御回路は、４つのＭＯＳを有し、電源からの電力をモータに供給するＨブリッジ回路と、前記各ＭＯＳに駆動信号を出力して、前記４つのＭＯＳがオフしている非通電状態を介して対角に配置された２対の前記ＭＯＳを１対ずつ交互にオンオフする駆動回路とを具備したモータ制御回路において、前記駆動回路が、前記非通電状態の前に、オンしている１対のＭＯＳのうち、グランド側のＭＯＳをオフに切り替えるとともに、電源側のＭＯＳをオンに維持することを特徴とするものである。
【００５９】
このようなモータ制御回路であれば、非通電状態の前に、オンしている１対のＭＯＳのうち、グランド側のＭＯＳをオフに切り替えるとともに、電源側のＭＯＳをオンに維持するので、回生電流を消費させるループを電源側に形成することができ、上述した構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
前記４つのＭＯＳが、ＮＭＯＳであることが好ましい。
このような構成であれば、ＰＭＯＳを用いている場合と比べて、ＮＭＯＳの方が周波数特性が優れているので、ＰＷＭ駆動する際において、ＭＯＳに生じる発熱を抑えることができる。
【発明の効果】
【００６１】
このように構成した本発明によれば、例えばステータ側でスキュー角を設けた場合であっても、絶縁物を不要にすることができるので、従来に比べてモータを軸方向に小型化するとともに製造コストの増加を防ぐことができる。
また、このように構成した本発明によれば、放熱部材やファンなどを設けることなくコイルに生じる熱を放出することができる。
さらに、このように構成した本発明によれば、爪磁極をモータ側に磁束を集中させる形状にすることができ、モータの高効率化を図ることができる。
加えて、このように構成した本発明によれば、回生電力を効率良く消費させることができ、キックバックによる電源ラインの電圧上昇を従来よりも確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施形態の単相クローポールモータの全体構成を示す図。
【図２】第１実施形態のステータ要素の構成を示す図。
【図３】第１実施形態のステータ要素の構成を示す概略図。
【図４】第１実施形態の単相クローポールモータの効果を示す実験結果。
【図５】第１実施形態の変形例における単相クローポールモータの構成を示す概略図。
【図６】爪磁極間に形成される磁極の向きを説明するための図。
【図７】従来の単相クローポールモータの構成を示す概略図。
【図８】第１実施形態の単相クローポールモータの全体構成を示す図。
【図９】第１実施形態のロータの一部を模式的に示す斜視図。
【図１０】第１実施形態のコイルを模式的に示す斜視図。
【図１１】第１実施形態のステータを模式的に示す斜視図。
【図１２】第１実施形態の爪磁極を模式的に示す斜視図。
【図１３】第１実施形態の支持部材を模式的に示す斜視図。
【図１４】第１実施形態の爪磁極及び支持部材を模式的に示す斜視図。
【図１５】第１実施形態の連通路を模式的に示す斜視図。
【図１６】第１実施形態のステータを模式的に示す分解斜視図。
【図１７】第１実施形態の変形例における支持部材を模式的に示す斜視図。
【図１８】第１実施形態の変形例におけるコイル冷却用孔を模式的に示す斜視図。
【図１９】第２実施形態のコイル及び爪磁極を模式的に示す斜視図。
【図２０】第２実施形態の爪磁極を模式的に示す斜視図。
【図２１】第２実施形態の爪磁極と従来の爪磁極とを比較する模式図。
【図２２】第２実施形態の変形例における爪磁極を示す斜視図。
【図２３】第２実施形態の変形例における爪磁極を示す斜視図。
【図２４】第２実施形態の変形例における爪磁極を示す斜視図。
【図２５】第２実施形態の変形例における支持部材を示す斜視図。
【図２６】第２実施形態のクローポールモータにおける磁束の流れを説明する模式図。
【図２７】第３実施形態のクローポールモータを示す斜視図。
【図２８】第３実施形態の爪磁極及び磁性体を模式的に示す斜視図。
【図２９】第３実施形態の磁性体を模式的に示す斜視図。
【図３０】第３実施形態の変形例におけるクローポールモータを示す斜視図。
【図３１】第３実施形態の変形例におけるクローポールモータを示す斜視図。
【図３２】第４実施形態のクローポールモータを示す斜視図。
【図３３】第４実施形態のクローポールモータの隙間を示す斜視図。
【図３４】従来のクローポールモータの回転角に対するトルクを示すグラフ。
【図３５】第４実施形態のクローポールモータの回転角に対するトルクを示すグラフ。
【図３６】第４実施形態のクローポールモータのトルクと隙間の大きさとの関係を示すグラフ。
【図３７】第４実施形態の変形例におけるクローポールモータの隙間を示す斜視図。
【図３８】第４実施形態の変形例におけるクローポールモータの回転角に対するトルクを示すグラフ。
【図３９】第４実施形態の変形例におけるクローポールモータを示す斜視図。
【図４０】第４実施形態の変形例におけるクローポールモータの隙間を示す部分拡大図。
【図４１】第４実施形態の変形例におけるクローポールモータの回転角に対するトルクを示すグラフ。
【図４２】第５実施形態のモータ制御回路の構成を示す図。
【図４３】第５実施形態における各ＭＯＳの通電タイミングを示す図。
【図４４】第５実施形態における駆動回路の動作を示すフローチャート。
【図４５】第５実施形態における回生電流の流れを説明するための回路図。
【図４６】第５実施形態における効果を示すグラフ。
【図４７】第５実施形態の変形例におけるモータ制御回路の構成を示す図。
【図４８】第５実施形態の変形例における回生電流の流れを説明するための回路図。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
＜第１実施形態＞
以下に本発明に係る単相クローポールモータの第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００６４】
本実施形態の単相クローポールモータ１００は、例えば冷凍サイクルを構成する圧縮機に用いられるものであり、図１に示すように、ステータ２０と、ステータ２０内に回転可能に設けられたロータ１０とを具備する。
【００６５】
まず、ロータ１０について説明する。
ロータ１０は、上下に貫通した貫通孔１０Ｈに回転軸となる図示しないロータシャフトが取り付けられる円筒状をなすものであり、外周部に沿って複数の磁石挿入孔が形成された鉄心１１と、複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石１２とを備えた、いわゆる埋込磁石型（ＩＰＭ）のものである。
前記鉄心１１は、複数の電磁鋼板を積層して形成されたものである。
前記複数の永久磁石１２は、回転中心側を頂点とするＶ字状に配置されて磁極を形成するものであり、ここでは８つの磁極を形成している。なお、磁極数は適宜変更して構わない。
【００６６】
次に、ステータ２０について説明する。
ステータ２０は、上下に貫通した貫通孔２０Ｈ内に前記ロータ１０が回転可能に設けられる筒状をなすものであり、ここでは、複数のステータ要素３を軸方向に積層して形成されている。
【００６７】
前記ステータ要素３は、図２に示すように、周方向に沿って複数の下向き爪磁極４３ａを有した上側コア４ａと、周方向に沿って複数の上向き爪磁極４３ｂを有した下側コア４ｂと、前記上側コア４ａ及び前記下側コア４ｂに挟み込まれるとともに周方向に巻回されたコイル４ｃとを備えている。
より具体的にこのものは、図１及び図２に示すように、前記上向き爪磁極４３ｂと前記下向き爪磁極４３ａとが周方向に交互に配置されるとともに、上側コア４ａ及び下側コア４ｂでコイル４ｃを挟み込むように組み合わされたものである。
【００６８】
上側コア４ａは、中央に貫通孔が形成された例えば円板形状の基板部４１ａと、前記基板部４１ａの外縁部から軸方向下側に延びる側板部４２ａと、前記基板部４１ａの内縁部から軸方向下側に延びる複数の下向き爪磁極４３ａとを有している。
各下向き爪磁極４３ａは、周方向に沿って等間隔に設けられるとともに、前記側板部４２ａの端面よりも下方に延びており、ここでは、いずれも例えば概略矩形状などの同一形状をなすものである。
【００６９】
下側コア４ｂは、中央に貫通孔が形成された例えば円板形状の基板部４１ｂと、前記基板部４１ｂの外縁部から軸方向上側に延びる側板部４２ｂと、前記基板部４１ｂの内縁部から軸方向上側に延びる複数の上向き爪磁極４３ｂとを有しており、本実施形態では前記上側コア４ａを上下逆さまにしたものである。
したがって、各下向き爪磁極４３ａは、周方向に沿って等間隔に設けられるとともに、前記側板部４２ｂの端面よりも上方に延びており、ここでは、いずれも例えば概略矩形状などの同一形状をなすものである。
【００７０】
なお、本実施形態では、図１に示すように、前記上側コア４ａ及び前記下側コア４ｂを組み合わせた状態において、各上向き爪磁極４３ｂの先端面４３１と上側コア４ａの上面３１とが同一面状に配置されるとともに、各下向き爪磁極４３ａの先端面４３１と下側コア４ｂの下面３２とが同一面上に配置される。
【００７１】
前記コイル４ｃは、前記上側コア４ａ及び下側コア４ｂを組み合わせることにより各基板部４１ａ、ｂ及び各側板部４２ａ、ｂによって形成されるコイル収容空間に収容されるものであり、ここでは絶縁被覆された導線を周方向に巻回してなる円筒形状のものである。
【００７２】
本実施形態のステータ２０は、図１に示すように、上述したステータ要素３を軸方向に２つ重ね合わせて構成されている。
より詳細には、一方（上側）のステータ要素３の下面３２と他方（下側）のステータ要素３の上面３１とを接触させて、これらのステータ要素３を同軸上に積層させている。
【００７３】
そして、本実施形態では、図３に示すように、上側及び下側のステータ要素３のコイル４ｃは、互いに逆向きに巻かれており、上側の下向き爪磁極４３ａ及び下側の上向き爪磁極４３ｂが軸方向から視て重なり合うとともに、上側の上向き爪磁極４３ｂ及び下側の下向き爪磁極４３ａが軸方向から視て重なり合うように配置されている。
【００７４】
より詳細に説明すると、一方のステータ要素３を他方のステータ要素３に対して上下逆さまにして重ね合わせ、各ステータ要素３のコイル４ｃが、互いに逆向きの巻き線方向となるようにしている。
この状態において、一方のステータ要素３を他方のステータ要素３に対して、回転軸周りに爪磁極奇数個（１つ）分回転させている。つまり、一方のステータ要素３は、他方のステータ要素３に対して電気角で１８０度の角度差を有して配置されている。
これにより、上側の下向き爪磁極４３ａと下側の上向き爪磁極４３ｂとが正対するとともに、上側の上向き爪磁極４３ｂと下側の下向き爪磁極４３ａとが正反対を向くことになる。
【００７５】
このように構成された本実施形態に係る単相クローポールモータ１００によれば、隣り合うステータ要素３のコイル４ｃが互いに逆向きに巻かれているので、図３に示すように、これらのステータ要素３の接触面はいずれもＮ極又はＳ極となり、ステータ要素３間に絶縁物を介在させることなく短絡を防ぐことができ、ひいては、従来に比べて材料費を軽減するとともに、軸方向に小型化することが可能となる。
【００７６】
さらに、上側の下向き爪磁極４３ａ及び下側の上向き爪磁極４３ｂとが軸方向から視て重なり合い、上側の上向き爪磁極４３ｂ及び下側の下向き爪磁極４３ａとが軸方向から視て重なり合うように配置されているので、軸方向に沿って隣り合う爪磁極はいずれものＮ極又はＳ極となる。したがって、一方のステータ要素３により形成される磁場の向きと、他方のステータ要素３により形成される磁場の向きとが互いに略同一方向となり、これらの磁場が打ち消し合わされることなく、モータの出力が低下する恐れがない。
このことを示す実験データを図４に示す。
【００７７】
この実験データは、従来の単相クローポールモータと本実施形態にかかる単相クローポールモータ１００とを比較した結果である、この実験結果が示すように、本実施形態にかかる単相クローポールモータ１００は、従来のものに比べて誘起電圧がほぼ同等であり、モータの出力トルクが低下する恐れがないことが分かる。
【００７８】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００７９】
例えば、前記実施形態では、２つのステータ要素３が、上側の下向き爪磁極４３ａと下側の上向き爪磁極４３ｂとが正対するとともに、上側の上向き爪磁極４３ｂと下側の下向き爪磁極４３ａとが正反対を向くように配置されていたが、図５に示すように、軸方向に対して爪磁極に所定のスキュー角αが設けられるように配置されていても構わない。
より具体的に説明すると、上側の下向き爪磁極４３ａ及び下側の上向き爪磁極４３ｂは、軸方向から視て少なくとも一部が重なり合っていれば良い。また、上側の上向き爪磁極４３ｂ及び下側の下向き爪磁極４３ａは、軸方向から視て少なくとも一部が重なり合っていれば良い。
そして、軸方向から視て重なり合う上向き爪磁極４３ｂと下向き爪磁極４３ａとが、軸方向に対して周方向に沿ってずれて配置されることにより、これらの爪磁極間に所定のスキュー角αが設けられている。
このように構成された単相クローポールモータ１００によれば、図６に示すように、ステータ要素３間に絶縁物を設けることなくステータ２０側にスキュー角αを設けることができ、コギングトルクの低減化を図れる。
【００８０】
また、前記実施形態のステータは、２つのステータ要素を積層させてなるものであったが、ステータ要素の個数は前記実施形態に限られず、３つ以上であっても構わない。
【００８１】
さらに、前記実施形態のロータは、埋込磁石型のものであったが、表面磁石型又はスポーク型のものであっても構わない。
そのうえ、前記実施形態の単相クローポールモータは、ロータがステータの内側に位置するインナーロータ型のものであったが、ロータがステータの外側に位置するアウターロータ型のものであっても構わない。
【００８２】
次に本発明に係るクローポールモータについて、１つのステータ要素に着目して説明する。
【００８３】
本実施形態の単相クローポールモータ１００は、図８に示すように、ロータ１０、コイル４ｃ、及びステータ２０を具備するものであり、例えば冷凍サイクルを構成する圧縮機に用いられる単相クローポールモータである。
【００８４】
ロータ１０は、図８及び図９に示すように、上下に貫通した貫通孔１０Ｈに回転軸となるロータシャフトＲＳが取り付けられた円筒状をなすものであり、外周部に沿って複数の磁石挿入孔が形成された鉄心１１と、複数の磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石１２とを備えた、いわゆる埋込磁石型（ＩＰＭ）のものである。
これらのロータ１０及びロータシャフトＲＳは、ベアリングＢによってステータ２０に対して回転可能に支持されている。
【００８５】
コイル４ｃは、図９及び図１０に示すように、導電線材料たるリード線Ｌを周方向に巻回してなる円筒状のものであり、ここでは前記ロータ１０の外周に沿って配置されている。
本実施形態のコイル４ｃは、図１０に示すように、所定の高さ寸法となるように、前記リード線Ｌを所定の周長及び所定の巻数で予め巻回したものであり、具体的には治具などを用いてリード線Ｌを整列巻するとともに、この状態で接着剤に含浸させる或いは接着剤を表面に塗りつけるなどして固めたものである。
【００８６】
ステータ２０は、図１１に示すように、上下に貫通した貫通孔２０Ｈ内に前記ロータ１０が回転可能に設けられるものであり、複数の上向き爪磁極４３ｂと、複数の下向き爪磁極４３ａと、これらの爪磁極４３ｂ、４３ａを支持するとともにコイル４ｃを挟み込む一対の下側支持部材２３及び上側支持部材２４とを具備している。
【００８７】
上向き爪磁極４３ｂ及び下向き爪磁極４３ａは、周方向に沿って互いに交互に間欠的に設けられている。本実施形態では、各上向き爪磁極４３ｂは、それぞれ互いに同じ形状をなし、周方向に沿って等間隔に設けられている。また、各下向き爪磁極４３ａは、上向き爪磁極４３ｂを上下逆さまにしたものであり互いに同じ形状をなし、周方向に沿って等間隔に設けられている。より具体的には、上向き爪磁極４３ｂは周方向から視て上向きコの字状をなし、下向き爪磁極４３ａは周方向から視て下向きコの字状をなす。
【００８８】
各爪磁極４３ｂ、４３ａは、図１２に示すように、多数枚の鋼板２０ｘを周方向に積層させたものであり、ここでは、互いに同じ形状をなす平面視コの字状の鋼板２０ｘを多数積層させ、この状態においてこれらの鋼板２０ｘを例えば接着剤やワニスなどで接着させたものである。
なお、本実施形態では、鋼板２０ｘの形状は１種類であり、左右対称な形状である。
【００８９】
これらの爪磁極４３ｂ、４３ａを支持する下側支持部材２３及び上側支持部材２４は、ここでは非磁性材料である例えば樹脂などの絶縁材によって形成されている。
本実施形態の下側支持部材２３及び上側支持部材２４は、互いに同じ形状をなしており、以下ではこれらを代表して下側支持部材２３について説明する。
【００９０】
下側支持部材２３は、図１３、１４に示すように、中心に貫通孔２３Ｈが形成された円環板状をなすものであり、中心軸が一致するように前記コイル４ｃが配置される。
本実施形態の下側支持部材２３は、上向き爪磁極４３ｂ及び下向き爪磁極４３ａの位置決めをする複数の位置決め部２３１、２３２を有している。より具体的に説明すると、前記下側支持部材２３は、上向き爪磁極４３ｂの基端部２０ｂが嵌め込まれて上向き爪磁極４３ｂを位置決めする第１位置決め部２３１と、下向き爪磁極４３ａの先端部２０ｔが嵌め込まれて下向き爪磁極４３ａを位置決めする第２位置決め部２３２とを有している。なお、上側支持部材２４においては、第１位置決め部２３１には下向き爪磁極４３ａの基端部２０ｂが嵌め込まれ、第２位置決め部２３２には上向き爪磁極４３ｂの先端部２０ｔが嵌め込まれる。
【００９１】
これらの第１位置決め部２３１及び第２位置決め部２３２は、周方向に沿って交互に間欠的に設けられており、下側支持部材２３における上側支持部材２４との対向面Ｘに形成された凹部である。
【００９２】
より具体的には、第１位置決め部２３１は、上向き爪磁極４３ｂの基端部２０ｂがガタ無く嵌め込まれるように、下側支持部材２３の内縁部から外縁部に亘って形成された矩形状凹部である。また、第２位置決め部２３２は、下向き爪磁極４３ａにおける両方の先端部２０ｔがガタ無く嵌め込まれるように、下側支持部材２３の内縁部及び外縁部それぞれに形成された一対の矩形状凹部である。
【００９３】
本実施形態では、図１４に示すように、第１位置決め部２３１の深さ寸法は、上向き爪磁極４３ｂの基端部２０ｂの高さ寸法よりも小さい。これにより、上向き爪磁極４３ｂが第１位置決め部２３１に嵌め込まれた状態において、上向き爪磁極４３ｂの基端部２０ｂにおける上向き面２０Ｕが、下側支持部材２３の対向面Ｘよりも上方に位置する。
【００９４】
上述した構成により、図１５の上段に示すように、下側支持部材２３及び上側支持部材２４に挟み込まれたコイル４ｃは、上向き爪磁極４３ｂ及び下向き爪磁極４３ａに当接して、コイル４ｃと下側支持部材２３の間、及び、コイル４ｃと上側支持部材２４の間には空気層Ｓが形成される。
【００９５】
しかして、本実施形態の下側支持部材２３及び上側支持部材２４は、図１５に示すように、コイル４ｃとの対向部分Ｍ（以下、コイル対向部Ｍともいう）に形成された第１開口Ｐ１と、コイル４ｃとは対向していない部分Ｎ（以下、コイル非対向部Ｎともいう）に形成された第２開口Ｐ２と、これらの第１開口Ｐ１及び第２開口Ｐ２を連通する連通路ＰＬとを有している。
上述したように、下側支持部材２３及び上側支持部材２４は、互いに同じ形状をなすものであり、以下では下側支持部材２３に形成された連通路ＰＬ等について説明する。
【００９６】
前記第１開口Ｐ１は、下側支持部材２３とコイル４ｃとの間に形成された前記空気層Ｓに開口しており、前記第２開口Ｐ２は、前記空気層Ｓとは異なる空間に開口している。つまり、前記連通路ＰＬは、前記空気層Ｓ及び前記空気層Ｓとは別の空間を連通している。
【００９７】
ここでは、前記連通路ＰＬは、下側支持部材２３のコイル対向部Ｍからコイル非対向部Ｎに亘って形成された凹溝である。この連通路ＰＬである凹溝は、コイル対向部Ｍから径方向外側に向かって下側支持部材２３の外縁まで延びており、本実施形態では、複数の連通路ＰＬが放射状に形成されている。
【００９８】
このように連通路ＰＬを形成していることから、本実施形態の第２開口Ｐ２は、図１５の上段に示すように、下側支持部材２３における上側支持部材２４との対向面Ｘのうち、コイル対向部Ｍの外側から下側持部材２３の側周面に亘って形成されていることになる。
なお、本実施形態では、図１３に示すように、互いに隣り合う第１位置決め部２３１と第２位置決め部２３２との間１つおきに、それぞれ複数の連通路ＰＬを形成してあるが、連通路ＰＬの形成される箇所や数は適宜変更して構わない。
【００９９】
ここで、本実施形態の単相クローポールモータ１００の組み立て方法について、図１６を参照して、簡単に説明する。
【０１００】
まず、複数の上向き爪磁極４３ｂを下側支持部材２３の第１位置決め部２３１に嵌め込んで下側ステータ要素２０１を作成するとともに、複数の下向き爪磁極４３ａを上側支持部材２４の第１位置決め部２３１に嵌め込んで上側ステータ要素２０２を作成する。
【０１０１】
次に、下側ステータ要素２０１及び上側ステータ要素２０２によってコイル４ｃを挟み込むとともに、上向き爪磁極４３ｂの先端部２０ｔを上側支持部材２４の第２位置決め部２３２に嵌め込み、下向き爪磁極４３ａの先端部２０ｔを下側支持部材２３の第２位置決め部２３２に嵌め込む。
【０１０２】
そして、ステータ２０内にロータ１０を配置した状態で、ステータ２０の上下を例えば絶縁物である樹脂などのボルトなどの固定部材Ｚを用いて固定する。なお、固定部材Ｚとしは、ボルトのほか、例えば絶縁物である樹脂などのスクリューやナットやワッシャなどを用いても構わない。
【０１０３】
このように構成された本実施形態に係る単相クローポールモータ１００によれば、下側支持部及び上側支持部材２４が、コイル対向部Ｍからコイル非対向部Ｎに亘って延びる複数の連通路ＰＬを有しているので、連通路ＰＬに流れ込む空気によって、コイル４ｃを冷却することができる。
【０１０４】
さらに、コイル４ｃと下側支持部材２３との間、及び、コイル４ｃと上側支持部材２４との間に形成された空気層Ｓにコイルの熱が放出されるところ、前記連通路ＰＬがこの空気層Ｓに連通しているので、コイル４ｃの放熱空間を十分に確保することができる。
【０１０５】
そのうえ、凹溝ＰＬを既存の下側支持部材２３及び上側指示部材２４に形成してあるので、放熱部材やファンなどを別途設けることなく、コストの増大やモータの大型化を招かずにコイル４ｃを冷却することが可能である。
【０１０６】
また、下側支持部材２３、上側支持部材２４、及び固定部材Ｚを絶縁材により形成しているので、単相クローポールモータ１００を構成する磁性材料を可及的に少なくすることができる。これにより、絶縁材には磁路が形成されないので、ヒステリシス損や渦電流損などの鉄損失を格段に低減することができ、単相クローポールモータ１００の高効率化を図れる。
【０１０７】
ところで、複数の爪磁極４３ｂ、４３ａと支持部材２３、２４とを別体にしているので、一見すると単相クローポールモータ１００の組み立てが困難になるように思われる。しかしながら、各支持部材２３、２４が、複数の爪磁極４３ｂ、４３ａが嵌め込まれてこれらの爪磁極を位置決めする複数の位置決め部２３１、２３２を有しているので、各支持部材２３、２４に複数の爪磁極４３ｂ、４３ａを簡単に取り取り付けることができる。
そのうえ、コイル４ｃがリード線Ｌを予め円筒状に固着させたものであるので、複数の爪磁極４３ｂ、４３ａが取り付けられた支持部材２３、２４に対してコイル４ｃを簡単に取り付けることができる。
このように、本実施形態の単相クローポールモータ１００は、構造の複雑化や生産性の低下を招くものではない。
【０１０８】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【０１０９】
前記実施形態の連通路ＰＬは凹溝であったが、連通路ＰＬは、例えば図１７の上段に示すように、下側支持部材２３（又は上側支持部材２４）におけるコイル４ｃとの対向部分から、コイル４ｃとは対向していない部分に亘って形成されたスリットであっても良い。
さらに、連通路ＰＬは、図１７の下段に示すように、下側支持部材２３（又は上側支持部材２４）におけるコイル４ｃとの対向部分を厚み方向に貫通させた貫通穴であっても良い。
【０１１０】
さらに、下側支持部材２３や上側支持部材２４は、図１８の上段に示すように、コイル４ｃとの対向部分に形成されたコイル冷却用貫通孔ＣＨを有していても良い。
前記実施形態の連通路ＰＬは、コイル４ｃとの対向部分Ｍに形成された第１開口Ｐ１と、コイル４ｃとは対向していない部分Ｎに形成された第２開口Ｐ２とを連通するように形成されていたのに対し、ここでのコイル冷却用貫通孔ＣＨは、その全体がコイル４ｃと対向する部分に形成されている。
【０１１１】
ここではコイル４ｃの冷却効率を上げるべく、複数のコイル冷却用貫通孔ＣＨを周方向に沿って間欠的に形成してある。
【０１１２】
一方、上述したようにコイル冷却用貫通孔ＣＨを複数形成することにより、下側支持部材２３や上側支持部材２４の機械的強度が低下して、組み立て時に損傷することが懸念される。
そこで、図１８の下段に示すように、下側支持部材２３及び上側支持部材２４に補強部を設けてある。この補強部Ｗは、互いに隣り合うコイル冷却用貫通孔ＣＨの間に設けてあり、ここでは下側支持部材２３や上側支持部材２４と一体的に形成された樹脂などの非磁性体からなる。なお、補強部Ｗは、下側支持部材２３や上側支持部材２４と別体であっても良い。
【０１１３】
このような構成であれば、このコイル冷却用貫通孔ＣＨを介して周囲の空気がコイルと直に接触し、コイル４ｃを効率良く冷却することができるとともに、補強部Ｗによって下側支持部材２３や上側支持部材２４の機械的強度を担保することができる。
【０１１４】
また、前記実施形態では、下側支持部材２３及び上側支持部材２４の両方が、連通路ＰＬを有していたが、下側支持部材２３又は上側支持部材２４の一方のみに連通路ＰＬを形成しても良い。
【０１１５】
加えて、前記実施形態の連通路ＰＬは、コイル４ｃとの対向部分から径方向外側に延びていたが、径方向内側に延びていても良いし、必ずしも直線状である必要もない。
【０１１６】
そのうえ、上述した連通路ＰＬを形成することで、連通路ＰＬを形成していない場合に比べて各支持部材２３、２４の機械的強度の低減が懸念されることから、支持部材２３、２４は、樹脂よりも強度の高い絶縁性材料によって形成しても良いし、例えばガラス繊維などの強度向上物質を添加しても良い。
【０１１７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の単相クローポールモータについて説明する。
この実施形態における単相クローポールモータは、爪磁極が特徴的であり、その他の構成は前記実施形態と同様であるので、以下ではこの特徴部分について詳述する。
【０１１８】
この実施形態では、前記第１実施形態と同様に、上向き爪磁極４３ｂはそれぞれ互いに同じ形状をなし、下向き爪磁極４３ａはそれぞれ互いに同じ形状をなす。
以下ではこれらを代表して上向き爪磁極４３ｂについて説明する。
【０１１９】
上向き爪磁極４３ｂは、図１９及び図２０に示すように、ロータ１０に対向する第１磁極要素２１１と、前記第１磁極要素２１１との間でコイル４ｃを挟み込む第２磁極要素２１２と、前記第１磁極要素２１１及び前記第２磁極要素２１２の間に介在してこれらの磁極要素２１１、２１２を磁気的に接続する第３磁極要素２１３とを有している。
【０１２０】
この上向き爪磁極４３ｂは、多数枚の鋼板２０ｘが周方向に積層されたものであり、ここでは、前記鋼板２０ｘに１種類の形状を用いており、第１磁極要素２１１、第２磁極要素２１２、及び第３磁極要素２１３を一体的に形成している。
【０１２１】
より具体的には、前記第３磁極要素２１３は、第１磁極要素２１１の基端部２１１ｂと第２磁極要素２１２の基端部２１２ｂとの間に設けられており、本実施形態の上向き爪磁極４３ｂは、周方向から視て上向きコの字状をなす。
【０１２２】
そして、本実施形態の上向き爪磁極４３ｂは、第２磁極要素２１２の先端部２１２ｔが磁束の抵抗となるとともに、先端部２１２ｔよりも基端部２１２ｂに磁束が集中するように構成されている。ここでは、前記上向き爪磁極４３ｂは、反ロータ側に設けられた第２磁極要素２１２が、基端部２１２ｂよりも先端部２１２ｔの方が厚み寸法が小さくなるように構成されている。なお、先端部２１２ｔよりも基端部２１２ｂに磁束を集中させる実施態様としては、基端部２１２ｂよりも先端部２１２ｔの厚み寸法を小さくする他、例えば基端部２１２ｂよりも先端部２１２ｔの方が磁束を通し難い部材にしたり、基端部２１２ｂよりも先端部２１２ｔの鋼板２０ｘの枚数を少なくしたりする態様が考えられる。
なお、ここでいう厚み寸法とは、単相クローポールモータ１００が組み立てられた状態、すなわち上向き爪磁極４３ｂが下側支持部材２３に支持されている状態において、径方向に沿った長さである。
【０１２３】
具体的に説明すると、前記第２磁極要素２１２は、底面から所定高さまでは一定の厚み寸法であり、その所定高さから先端面に向かって厚み寸法が徐々に小さくなるようにしており、第２磁極要素２１２の先端面は、第１磁極要素２１１の先端面と等しい高さにしてある。
ここでは、第２磁極要素２１２においてコイル４ｃに対向するコイル対向面２１２ａが、基端部２１２Ｂ側から先端部２１２ｔ側に向かってコイル４ｃから離れるように傾斜している。かかる構成により、第２磁極要素２１２とコイル４ｃとの間の空間を大きくすることができ、第２磁極要素２１２からコイル４ｃに磁束が漏れることを防ぐことができる。
【０１２４】
なお、本実施形態の第１磁極要素２１１は、基端部２１１ｂから先端部２１１ｔに亘って、厚み寸法が略一定になるように構成されている。
【０１２５】
このように構成された単相クローポールモータ１００によれば、反ロータ側に位置する第２磁極要素２１２が、基端部２１２ｂよりも先端部２１２ｔの厚み寸法が小さくなるように構成されているので、図２１に示すように、磁束を第２磁極要素２１２よりも第１磁極要素２１１に集中させることができ、コイル４ｃに流れる電流を同じ大きさにした場合、従来よりもモータの高効率化が可能となる。
さらに、第２磁極要素２１２の厚み寸法を基端部２１２ｂよりも先端部２１２ｔの方が小さくなるようにしているので、厚み寸法が基端部２１２ｂから先端部２１２ｔまで一定の場合に比べて、第２磁極要素２１２全体の磁束量が低減する。これにより、各爪磁極４３ａ、４３ｂとロータとの間に生じる吸引力が低下し、コギングトルクを低減させることができる。
【０１２６】
また、上向き爪磁極４３ｂと下向き爪磁極４３ａとが互いに同じ形状をなすとともに、各爪磁極を１種類の形状の鋼板２０ｘによって構成しているので、組立作業の容易化及び製造工程の簡素化を図ることができる。
【０１２７】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【０１２８】
例えば、前記実施形態の上向き爪磁極４３ｂは、第１磁極要素２１１、第２磁極要素２１２、及び第３磁極要素２１３が一体的に形成されたものであったが、上向き爪磁極４３ｂを複数の別体の磁極要素によって構成しても良い。
【０１２９】
具体的には、図２２に示すように、第１磁極要素２１１がＬ字形状の鋼板２０ｘを積層させたものであり、第２磁極要素２１２が矩形状（短冊形状）の鋼板２０ｘを積層させたものであっても良い。もちろん、その逆に、第１磁極要素２１１が矩形状（短冊形状）の鋼板２０ｘを積層させたものであり、第２磁極要素２１２がＬ字形状の鋼板２０ｘを積層させたものであっても良い。
【０１３０】
また、図２３に示すように、第１磁極要素２１１、第２磁極要素２１２、及び第３磁極要素２１３が、それぞれ互いに別体であり、それぞれが矩形状（短冊形状）の鋼板２０ｘを積層させたものであっても良い。
このような構成であれば、爪磁極４３ｂ、４３ａを製造するうえでの歩留まりを低減することができる。
【０１３１】
そのうえ、前記実施形態では、第２磁極要素２１２は、底面から所定高さまでは一定の厚み寸法であり、その所定高さから先端面に向かって厚み寸法が徐々に小さくなるように構成されていたが、第２磁極要素２１２は、図２４に示すように、その先端部２１２ｔに厚み方向の段部２１２ｘが形成されたものであっても良い。
【０１３２】
さらに、上述したように、爪磁極４３ｂ、４３ａが複数の別体の磁極要素から構成されている場合、図２５に示すように、支持部材２３、２４は、各磁極要素がそれぞれ嵌め込まれる複数の位置決め部２３３を有していることが好ましい。
そして、これらの位置決め部２３３に予め各磁極要素を一体的に収容しておくことにより、単相クローポールモータ１００の組み立てを一層簡素化することができる。
【０１３３】
加えて、前記実施形態では、第１磁極要素２１１は、基端部２１１ｂから先端部２１１ｔに亘って略一定の厚み寸法となるように構成されていたが、第１磁極要素２１１の磁束密度をさらに増大させるべく、基端部２１１ｂよりも先端部２１１ｔの方が厚み寸法が大きくなるように構成しても良い。
【０１３４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明に係るクローポールモータの第３実施形態について説明する。
なお、第２実施形態で説明した部材と対応する部材については同じ符号を付すこととする。
【０１３５】
第２実施形態のように、爪磁極が、コイルの内側に配置された第１磁極要素と、コイルの外側に配置されて第１磁極要素との間でコイルを挟み込む第２磁極要素とを有している場合、コイルの内周よりも外周の方が長いので、図２６に示すように、周方向に沿って隣り合う爪磁極の第２磁極要素間には隙間が生じる。そうすると、この隙間から磁束が漏れてしまう（図２６に示される点線部）。
第３実施形態のクローポールモータは、この磁束の漏れに鑑みてなされたものである。
【０１３６】
この実施形態のクローポールモータ１００は、例えば冷凍サイクルを構成する圧縮機に用いられるものであり、図２７及び図２８に示すように、コイル４ｃと、周方向に沿って設けられた複数の爪磁極４３ａ、ｂを有するステータ２０と、ステータ２０の内側又は外側に回転可能に設けられたロータ１０とを具備する。
【０１３７】
ステータ２０は、前記第２実施形態と同様に、上下に貫通した貫通孔２０Ｈ内に前記ロータが回転可能に設けられる筒状をなすものであり、周方向に沿って設けられた複数の下向き爪磁極４３ａと、周方向に沿って設けられた複数の上向き爪磁極４３ｂとを有している。
【０１３８】
この実施形態では、前記第２実施形態と同様に、上向き爪磁極４３ｂはそれぞれ互いに同じ形状をなし、下向き爪磁極４３ａはそれぞれ互いに同じ形状をなし、上向き爪磁極４３ｂと下向き爪磁極４３ａとは、互いに上下対称な形状である。
以下ではこれらを代表して上向き爪磁極４３ｂについて説明する。
【０１３９】
上向き爪磁極４３ｂは、図２７及び図２８に示すように、コイル４ｃの内側に配置されるとともに、ロータ１０とコイル４ｃとの間に介在する第１磁極要素２１１を有している。
【０１４０】
前記第２実施形態の上向き爪磁極４３ｂは周方向から視て上向きコの字状をなすものであったが、本実施形態の上向き爪磁極４３ｂは周方向から視てＬ字状をなす。すなわち、本実施形態の上向き爪磁極４３ｂは、前記第１磁極要素２１１の基端部に磁気的に接続された磁極要素（以下、第２実施形態と整合を取るべく、第３磁極要素２１３という）をさらに有し、コイル４ｃの外側を覆うことなく配置されている。
なお、この上向き爪磁極４３ｂは、前記第２実施形態と同様、多数枚の鋼板が周方向に積層されたものであり、ここでは、前記鋼板に１種類の形状を用いて第１磁極要素２１１及び第３磁極要素２１３を一体的に形成している。
【０１４１】
そして、本実施形態のクローポールモータは、図２７及び図２８に示すように、コイルの外側に配置されて、周方向に沿って隣り合う下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂの一方を通過した磁束を他方へ導くように、下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂの間で磁路を形成する磁性体４０をさらに具備してなる。
【０１４２】
この磁性体４０は、コイル４ｃの外周面を覆うように配置されており、例えば電磁鋼板からなる。より具体的に説明すると、本実施形態の磁性体４０は、図２９に示すように、例えば長尺状の電磁鋼板を巻いて形成されたものであり、ここでは内径がコイル４ｃの外径よりも大きい筒形状をなす。巻き始めと巻き終わりは溶接されており、スプリングバックを抑制すべく焼鈍し処理が施されている。また、電磁鋼板を円筒形状に巻いたあと、含浸処理を行うことで、円筒形状に巻かれた電磁鋼板の隙間を接着している。さらに、渦電流による鉄損を低減すべく、図２８に示すように、周方向に沿った任意の複数箇所に軸方向に沿ったスリットＳＬを形成してある。つまり、この磁性体４０は、周方向に沿って分割された複数の分割磁性体４１から構成されている。
【０１４３】
本実施形態では、磁性体４０の軸方向の高さ寸法を、コイル４ｃの軸方向の高さ寸法よりも大きくしているが、磁性体４０の高さ寸法は適宜変更して構わない。
【０１４４】
このように構成されたクローポールモータ１００によれば、周方向に沿って隣り合う下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４２ｂの間に磁性体４０を設けて、これらの爪磁極４３ａ、４３ｂの一方を通過した磁束を他方へ導くようにしているので、コイル４ｃの外側において下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂの間で磁束が漏れることを抑えることができる。これにより、必要なトルクが比較的大きい場合であっても、磁気飽和に到達することを防ぎ、必要なトルクを確保することが可能となる。
【０１４５】
より詳細に説明すると、図２８に示すように、コイル４ｃに流れる電流の向きに応じて、ロータ１０側から下向き爪磁極４３ａ、磁性体４０、及び上向き爪磁極４３ｂをこの順に経由して再びロータ１０側へ向う磁路１と、その逆の向きであり、ロータ１０側から上向き爪磁極４３ｂ、磁性体４０、及び下向き爪磁極４３ａをこの順に経由して再びロータ１０側へ向う磁路２とが形成される。
本実施形態のクローポールモータ１００によれば、磁路１及び磁路２における磁束の漏れを抑制することができるので、磁性体４０を用いることなくクローポールモータ１００を構成した場合（例えば図２６に示される構成）に比べて、誘起電圧を１．５５倍に増大させることができ、出力可能なトルクを１．５５倍に向上させることができる。
【０１４６】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【０１４７】
例えば、前記実施形態の磁性体４０は、電磁鋼板を円筒形状に巻いて形成されていたが、図３０に示すように、コイル４ｃの外側を覆う複数の分割磁性体４１を多角形状に配置したものであっても良い。
【０１４８】
また、前記実施形態の分割磁性体４１は、円筒形状に巻かれた電磁鋼板に軸方向に沿ったスリットＳＬを形成して分割することで構成されていたが、図３０に示すように、分割磁性体４１は、例えば矩形状の電磁鋼板を径方向に積層させた直方体形状のものであっても良い。なお、分割磁性体４１は、矩形状の電磁鋼板を積層させたものには限られず、ブロック体であっても良い。また、その形状は直方体形状に限られず、周方向に沿って互いに隣り合う爪磁極間で磁路を形成すれば、どのような形状であっても構わない。
【０１４９】
さらに、前記実施形態では、爪磁極４３ａ、４３ｂが、コイル４ｃの外周を覆うことなく配置されたものであり、周方向から視てＬ字状をなすものであったが、爪磁極４３ａ、４３ｂは、第２実施形態と同様、周方向から視てコの字状をなすものであっても良い。
この場合、図３１に示すように、コイル４ｃの外側において、周方向に沿って隣り合う下向き磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂの間に分割磁性体４１を配置させておけば良い。
【０１５０】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【０１５１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明に係るクローポールモータの第４実施形態について説明する。
なお、第３実施形態で説明した部材と対応する部材については同じ符号を付すこととする。
【０１５２】
本実施形態のクローポールモータは、単相クローポールモータであり、具体的な構成としては、図３２及び図３３に示すように、前記第３実施形態と同様、周方向から視てＬ字状をなす下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂと、下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂの間で磁路を形成する磁性体４０とを具備している。
【０１５３】
下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂは、コイル４ｃとロータ１０との間に位置して軸方向に延びる縦磁極要素２１Ｔ（前記第３実施形態における第１磁極要素２１１に相当）と、縦磁極要素２１Ｔの端部から径方向に延びるとともに前記コイル４ｃの下方又は上方に位置する横磁極要素２１Ｌ（前記第３実施形態における第３磁極要素２１３に相当）とを有している。
【０１５４】
磁性体４０は、周方向に沿って隣り合う下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂの一方を通過した磁束を他方へ導く磁路を形成するものであり、ここでは筒形状をなす。この磁性体４０は、少なくとも一部が軸方向から視て横磁極要素２１Ｌと重なるように設けられており、ここではこの磁性体４０よりも径方向外側まで横磁極要素２１Ｌが延びる構成となっている。
【０１５５】
然して、本実施形態では、磁性体４０と横磁極要素２１Ｌとの間に隙間Ｓｘを形成してある。
より具体的に説明すると、下向き爪磁極４３ａを支持する上側支持部材２４及び上向き爪磁極４３ｂを支持する下側支持部材２３それぞれの対向面にガイド部Ｇが設けられており、このガイド部Ｇに磁性体４０を設けることで、ガイド部Ｇの底板の高さ寸法に応じた大きさの隙間Ｓｘが生じるようにしてある。
【０１５６】
ここでは図３３に示すように、下向き爪磁極４３ａの横磁極要素２１Ｌと磁性体４０との間、及び、上向き爪磁極４３ｂの横磁極要素２１Ｌと磁性体４０との間、それぞれに隙間Ｓｘを形成してある。ここでは、これらの隙間Ｓｘは互いに略同じ大きさである。言い換えれば、磁性体４０と横磁極要素２１Ｌとの離間距離がいずれも同じ長さになるように構成している。
【０１５７】
ここで、横磁極要素２１Ｌと磁性体４０とが接触している構成について電磁界解析を行った結果を図３４に示す。この結果から見て取れるように、横磁極要素２１Ｌと磁性体４０とが接触していると、起動時にコギングトルクが負の方向に作用し、これに釣られて通電トルクも負の方向に作用する。その結果、合成トルクも負の方向に作用するので、上述した構成では、起動後にロータ１０は逆回転し始め、合成トルクがゼロとなる際にロータ１０が失速して、モータへの負荷が大きい場合には停止してしまうという問題が生じる。
【０１５８】
これに対して、隙間Ｓｘを横磁極要素２１Ｌと磁性体４０との間に形成した構成について電磁化解析を行った結果を図３５に示す。この結果から見て取れるように、横磁極要素２１Ｌと磁性体４０との間に隙間Ｓｘを形成することにより、横磁極要素２１Ｌと磁性体４０とが接触している場合に対してコギングトルクの位相が９０°ずれ、通電トルク及び合成トルクは起動時に正の方向に作用することが分かる。これにより、起動後にロータ１０を正回転させることができ、ロータ１０が停止してしまうことを防ぐことができる。
【０１５９】
なお、横磁極要素２１Ｌと磁性体４０との間に隙間Ｓｘを形成することによってコギングトルクの位相が９０°ずれる理由としては、磁束が隙間Ｓｘを通過する際に磁界の遅れが生じて、通電トルクに対するコギングトルクの遅れが発生するからであると想定される。
【０１６０】
ところで、図３６に示すように、同一電流で比較すると、隙間Ｓｘが大きい場合はその隙間Ｓｘからの磁束の漏れにより、磁束密度が低下して磁気飽和し易くなる。その結果、誘起電圧が低下して、トルクも低下する。そこで、隙間Ｓｘは、製造管理の観点や電磁界解析の結果を考慮すると、０．５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度であることが好ましい。
【０１６１】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【０１６２】
前記実施形態では、下向き爪磁極４３ａの横磁極要素２１Ｌ及び磁性体４０の間の隙間Ｓｘ（以下、第１隙間Ｓｘ１という）と、上向き爪磁極４３ｂの横磁極要素２１Ｌ及び磁性体４０の間の隙間Ｓｘ（以下、第２隙間Ｓｘ２という）とが、互いに略同じ大きさであったが、図３７に示すように、第１隙間Ｓｘ１と第２隙間Ｓｘ２とが互いに異なる大きさであっても良い。
より詳細には、第１隙間Ｓｘ１を第２隙間Ｓｘ２よりも小さくすることにより、図３８に示すように、起動時のコギングトルクをより大きく確保することができる。
【０１６３】
また、図３９及び図４０に示すように、ロータの回転方向（ここでは上方から視て半時計回りとする）に沿って隙間Ｓｘが大きくなるように下向き爪磁極４３ａ及び上向き爪磁極４３ｂを傾けても良い。
具体的には、下側支持部材２３及び上側支持部材２４に形成された第１位置決め部２３１及び第２位置決め部２３２の底面を傾斜させることで、この第１位置決め部２３１及び第２位置決め部２３２に載置された各爪磁極４３ａ、４３ｂが傾くようにしている。これにより、横磁極要素２１Ｌと磁性体４０との間におけるロータの反回転方向側の隙間ＳｘＡよりもロータの回転方向側の隙間ＳｘＢの方が大きくなる。
このような構成であれば、図４１に示すように、起動時のコギングトルクをより大きく確保することができる。
【０１６４】
＜第５実施形態＞
次に、本発明に係るモータ制御回路の一実施形態について図面を参照して、第５実施形態として説明する。
【０１６５】
本実施形態のモータ制御回路１００ｚは、例えば単相モータＭを全波駆動するために用いられるものであり、図４２に示すように、例えば直流電源１０ｚから供給される直流電力を交流電力に変換して前記モータＭに印加するものである。
なお、前記直流電源１０ｚは、ＡＣ／ＤＣコンバータであっても構わない。
【０１６６】
具体的にこのモータ制御回路１００ｚは、直流電源１０ｚの高圧側に設けられた逆流防止用ダイオードＤ１と、直流電源１０ｚと並列に設けられた平滑用コンデンサＣｚと、前記直流電源１０ｚから供給される直流電力を交流電力に変換して前記モータＭに印加するＨブリッジ回路２０ｚと、Ｈブリッジ回路２０ｚを構成するＭＯＳに駆動信号を出力する駆動回路３０とを備えている。
【０１６７】
前記Ｈブリッジ回路２０ｚは、寄生ダイオードＤを有する４つのＭＯＳを備えており、ここではこれら４つのＭＯＳは全てＮＭＯＳである。
より具体的にこのＨブリッジ回路２０ｚは、前記直流電源１０ｚに対して直列に接続されている第１ＭＯＳ２ａ及び第２ＭＯＳ２ｂと、前記直流電源１０ｚに対して直列に接続される第３ＭＯＳ２ｃ及び第４ＭＯＳ２ｄとを並列接続してなり、第１ＭＯＳ２ａ及び第２ＭＯＳ２ｂの接続点と第３ＭＯＳ２ｃ及び第４ＭＯＳ２ｄの接続点との間にモータＭのコイルが接続されている。
以下では、説明の便宜上、第１ＭＯＳ２ａ及び第３ＭＯＳ２ｃを電源側ＭＯＳ２ｘともいい、第２ＭＯＳ２ｂ及び第４ＭＯＳ２ｄをグランド側ＭＯＳ２ｙともいう。
【０１６８】
前記駆動回路３０は、各ＭＯＳに駆動信号を出力するとともに各ＭＯＳのゲート電圧を制御して、各ＭＯＳをオンオフするものである。
より具体的にこの駆動回路３０は、対角に配置された２対のＭＯＳを１対ずつ交互にオンオフする。言い換えれば、前記駆動回路３０は、図４３に示すように、第１及び第４ＭＯＳ２ｄがオン、第２及び第３ＭＯＳ２ｃがオフの第１通電状態と、第１及び第４ＭＯＳ２ｄがオフ、第２及び第３ＭＯＳ２ｃがオンの第２通電状態とを切り替える。
本実施形態の駆動回路３０は、前記第１通電状態と前記第２通電状態との間に、４つのＭＯＳが全てオフである非通電状態（いわゆるデッドタイム）を例えば数μｓ設けるように構成されている。
【０１６９】
そして、この駆動回路３０は、図４３に示すように、前記１対のＭＯＳをオンからオフに切り替える際に、グランド側ＭＯＳ２ｙをオフに切り替えてから所定時間経過後に電源側ＭＯＳ２ｘをオフに切り替えるように構成されている。
つまり、駆動回路３０は、前記非通電状態の前に、オンしている１対のＭＯＳのうち、グランド側ＭＯＳ２ｙをオフに切り替えるとともに、電源側ＭＯＳ２ｘをオンに維持する。
かかる構成により、本実施形態では、グランド側ＭＯＳ２ｙを例えば１６０°〜１７０°通電するとともに、電源側ＭＯＳ２ｘを例えば１７８°通電するようにしている。
【０１７０】
以下、本実施形態の駆動回路３０の動作を、図４４のフローチャートを参照しながらより詳細に説明する。
【０１７１】
モータＭを回転させるための制御信号が外部から入力されると、駆動回路３０はこの制御開始信号を取得するとともに、まず第１ＭＯＳ２ａ及び第４ＭＯＳ２ｄを同時にオフからオンに切り替える（Ｓ１）。
【０１７２】
次に、オンしているＭＯＳのうちグランド側ＭＯＳ２ｙである第４ＭＯＳ２ｄをオンからオフに切り替える（Ｓ２）。これにより、図４５の上段に示すように、回生電流は、第３ＭＯＳ２ｃの寄生ダイオードＤ及び第１ＭＯＳ２ａが形成するループに流れるとともに、一部が平滑コンデンに流れる。
【０１７３】
そして、第４ＭＯＳ２ｄをオフに切り替えてから所定時間後に電源側ＭＯＳ２ｘである第１ＭＯＳ２ａをオンからオフに切り替え（Ｓ３）、例えば数μｓの間、４つのＭＯＳがオフしている非通電状態とする（Ｓ４）。
【０１７４】
続いて、第２ＭＯＳ２ｂ及び第３ＭＯＳ２ｃを同時にオフからオンに切り替える（Ｓ５）。
【０１７５】
その後、Ｓ２〜Ｓ４と同様、オンしているＭＯＳのうちグランド側ＭＯＳ２ｙである第２ＭＯＳ２ｂをオンからオフに切り替え（Ｓ６）、図４５の下段に示すように、回生電流は、第１ＭＯＳ２ａの寄生ダイオードＤ及び第３ＭＯＳ２ｃが形成するループに流れるとともに、その一部が平滑用コンデンサＣｚに流れる。
【０１７６】
そして、第２ＭＯＳ２ｂをオフに切り替えてから所定時間後に電源側ＭＯＳ２ｘである第３ＭＯＳ２ｃをオンからオフに切り替え（Ｓ７）、例えば数μｓの間、４つのＭＯＳがオフしている非通電状態とする（Ｓ８）。
【０１７７】
以後、Ｓ１〜Ｓ８を繰り返し、モータＭを停止させるための制御終了信号が外部から入力されると（Ｓ９）、駆動回路３０はこの制御終了信号を取得するとともに、各ＭＯＳをオフにしてモータＭの制御を終了する。
【０１７８】
このように構成された本実施形態に係るモータ制御回路１００ｚによれば、１対のＭＯＳをオンからオフに切り替える際に、グランド側ＭＯＳ２ｙをオフに切り替えてから所定時間経過後に電源側ＭＯＳ２ｘをオフに切り替えるので、モータＭのコイルに蓄積された回生電流を電源１０ｚ側でループさせて消費させることができる。
これにより、回生電流を、電源側ＭＯＳ２ｘの寄生ダイオードＤのみならず、電源１０ｚ側に設けられた平滑用コンデンサＣｚ等の種々の回路素子に流すことができ、回生電力を効率良く消費させるとともに、図４６に示すように、キックバックによる電源ラインの電圧上昇を従来よりも確実に抑制することが可能となる。
【０１７９】
また、Ｈブリッジ回路２０ｚを構成する４つのＭＯＳが全てＮＭＯＳであるので、ＰＭＯＳを用いたＨブリッジ回路と比べて、回生電流が寄生ダイオードＤに流れる際に生じる発熱を抑えることができる。
【０１８０】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【０１８１】
例えば、モータ制御回路１００ｚは、図４５に示すように、２つの電源側ＭＯＳ２ｘそれぞれに対応して当該電源側ＭＯＳ２ｘと並列に設けられた一対の回生電流消費用ＭＯＳ２ｚをさらに具備する構成であっても良い。
このような構成において、駆動回路３０としては、図４７に示すように、対角に配置された１対のＭＯＳをオンからオフに切り替えると同時に、オンからオフに切り替えられる電源側ＭＯＳ２ｘに対応する回生電流消費用ＭＯＳ２ｚをオフからオンに切り替えるように構成されたものが挙げられる。
このように構成されたモータ制御回路１００ｚによれば、オンからオフに切り替えられる電源側ＭＯＳ２ｘに対応する回生電流消費用ＭＯＳ２ｚをオフからオンに切り替えることで、前記実施形態と同様、図４８に示すように、回生電流を消費させるループを電源１０ｚ側に形成することができ、従来よりも回生電力を確実に消費させるとともに、キックバックによる電源ラインの電圧上昇を確実に抑制することが可能となる。
【０１８２】
駆動回路としては、例えば電源側ＭＯＳをＰＷＭ制御するように構成されていても良い。
【０１８３】
また、前記実施形態では、対角に配置された１対のＭＯＳを同時にオフからオンに切り替えるようにしていたが、これら１対のＭＯＳを時間差を設けてオフからオンに切り替えるようにしても良い。
【０１８４】
さらに、前記実施形態のモータ制御回路は、交流モータを制御するために用いられるものであったが、直流モータを制御するために用いても構わない。
【０１８５】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１８６】
１００・・・単相クローポールモータ
１０  ・・・ロータ
２０  ・・・ステータ
３    ・・・ステータ要素
４ａ  ・・・上側コア
４ｂ  ・・・下側コア
４ｃ  ・・・コイル
４３ａ・・・下向き爪磁極
４３ｂ・・・上向き爪磁極
【図１】
2018042445.tif 000003
【図２】
2018042445.tif 000004
【図３】
2018042445.tif 000005
【図４】
2018042445.tif 000006
【図５】
2018042445.tif 000007
【図６】
2018042445.tif 000008
【図７】
2018042445.tif 000009
【図８】
2018042445.tif 000010
【図９】
2018042445.tif 000011
【図１０】
2018042445.tif 000012
【図１１】
2018042445.tif 000013
【図１２】
2018042445.tif 000014
【図１３】
2018042445.tif 000015
【図１４】
2018042445.tif 000016
【図１５】
2018042445.tif 000017
【図１６】
2018042445.tif 000018
【図１７】
2018042445.tif 000019
【図１８】
2018042445.tif 000020
【図１９】
2018042445.tif 000021
【図２０】
2018042445.tif 000022
【図２１】
2018042445.tif 000023
【図２２】
2018042445.tif 000024
【図２３】
2018042445.tif 000025
【図２４】
2018042445.tif 000026
【図２５】
2018042445.tif 000027
【図２６】
2018042445.tif 000028
【図２７】
2018042445.tif 000029
【図２８】
2018042445.tif 000030
【図２９】
2018042445.tif 000031
【図３０】
2018042445.tif 000032
【図３１】
2018042445.tif 000033
【図３２】
2018042445.tif 000034
【図３３】
2018042445.tif 000035
【図３４】
2018042445.tif 000036
【図３５】
2018042445.tif 000037
【図３６】
2018042445.tif 000038
【図３７】
2018042445.tif 000039
【図３８】
2018042445.tif 000040
【図３９】
2018042445.tif 000041
【図４０】
2018042445.tif 000042
【図４１】
2018042445.tif 000043
【図４２】
2018042445.tif 000044
【図４３】
2018042445.tif 000045
【図４４】
2018042445.tif 000046
【図４５】
2018042445.tif 000047
【図４６】
2018042445.tif 000048
【図４７】
2018042445.tif 000049
【図４８】
2018042445.tif 000050