(57)【要約】【課題】トルクリプルを抑えることが可能なモータ、およびモータの固定子を提供する。【解決手段】モータ１には、ロータ７と、このロータ７を囲むステータ３とが設けられている。ステータ３には、ロータ７に対向する対向曲面が、ロータ７の周方向に沿って連続する、相互に曲率半径の異なる２つの曲面（第１面４６と第２面４７）から構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、この回転子を囲む固定子とが設けられたモータの固定子において、
回転子に対向する対向曲面が、回転子の周方向に沿って連続する、相互に曲率半径の異なる２つの曲面から構成されたことを特徴とする固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の固定子において、
前記対向曲面が形成された内周壁部と、この内周壁部から外側に離れて設けられた外周壁部と、これら内周壁部と外周壁部とを繋ぐ連結部とからなる複数のティース部から構成されたことを特徴とする固定子。
【請求項３】
回転子と、この回転子を囲む請求項１又は２に記載の固定子とが設けられたことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、およびモータの固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、ポンプや発電機などに用いられ、シャフトに固定されたロータと、ロータを囲むようにロータの外周に配されたステータとが設けられた構成からなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
モータを用いた特許文献１に記載のキャンドポンプでは、ステータによりロータを駆動させ、それに伴いロータに固定したシャフトを回転させ、シャフトに固定したインペラを回転させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３１４４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１などに用いられているモータでは、ロータを回転させた際にトルクリプルが発生する。このトルクリプルは、異常音や振動問題の原因となる。
【０００６】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、トルクリプルを抑えることが可能なモータ、およびモータの固定子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる固定子は、回転子と、この回転子を囲む固定子とが設けられたモータの固定子において、回転子に対向する対向曲面が、回転子の周方向に沿って連続する、相互に曲率半径の異なる２つの曲面（本実施の形態では、第１面と第２面）から構成されたことを特徴とする。特に、前記構成において、前記対向曲面が形成された内周壁部と、この内周壁部から外側に離れて設けられた外周壁部と、これら内周壁部と外周壁部とを繋ぐ連結部とからなる複数のティース部から構成されることが好ましい。
【０００８】
本発明によれば、トルクリプルを抑えることが可能となり、トルクリプルによる異常音や振動を抑えることが可能となる。
【０００９】
具体的には、前記第１面は前記第２面に対して曲率半径が小さいので、モータを構成する回転子と固定子とのギャップを前記第１面と前記第２面との位置で可変させ、前記第１面と回転子とのギャップを、前記第２面と回転子とのギャップよりも大きくすることが可能となり、回転子を回転させた時に磁場の変化によって発生する不要な力（トルク）を小さくすることが可能となる。その結果、本発明によれば、トルクリプルを抑えることが可能となる。
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明にかかるモータは、回転子と、この回転子を囲む本発明にかかる固定子とが設けられたことを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかるモータによれば、前記回転子と本発明にかかる固定子とが設けられているので、本発明にかかる固定子と同様の効果を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるモータ、およびモータの固定子によれば、トルクリプルを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施の形態にかかるモータの内部の一部を公開した概略側面図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかるロータとステータとから構成されるモータの概略平面図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかるステータの概略側面図である。
【図４】図４は、本実施の形態にかかるステータの一部拡大平面図である。
【図５】図５は、本実施の形態にかかるロータの概略側面図である。
【図６】図６は、本実施の形態にかかるモータの周波数に対する騒音レベルを測定したグラフである。
【図７】図７は、従来のモータの周波数に対する騒音レベルを測定したグラフである。
【図８】図８は、第１実験例〜第６実験例にかかるモータの軸出力に対する効率とトルクリプルを測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態（以下、本実施の形態という）について図面を参照して説明する。
【００１５】
−モータ１−
本実施の形態にかかるモータ１は、図１，２に示すように、シャフト２に固定されたロータ７（回転子）と、ロータ７を囲むようにロータ７の外周７３に配されたステータ３（固定子）とが設けられた構成からなる。ステータ３は本体筐体であるケーシング１１に圧入され、また、ロータ７はケーシング１１により密閉されている。モータ１では、ステータ３によりロータ７を駆動させ、それに伴いロータ７に固定したシャフト２を回転させる。
【００１６】
−ステータ３−
ステータ３は、図２〜４に示すように、導電性材料からなるステータ本体４と、ステータ本体４に接合され、絶縁性材料からなる２４個の絶縁部５と、から構成される。また、このステータ３では、ステータ本体４（下記のティース部４８参照）と絶縁部５（下記のティース形状参照）との周りに界磁コイル６（図１参照）が巻回されて、１２個のスロット３１が構成される。
【００１７】
ステータ本体４は、円盤状の磁性鋼板からなる１５０枚の薄板（図示省略）を、カシメ、接着、レーザ溶接などの手法により積層した円筒状体に成形されている。ここで各薄板は、１枚ずつ打ち抜き成形により１２個のティース部分を構成する形状に成形されたものである。
【００１８】
ステータ本体４は、内周壁部４４と、内周壁部４４から外側に離れて設けられた外周壁部４３と、これら外周壁部４３と内周壁部４４とを繋ぐ連結部４７とから構成された１２個のティース部４８を有する形状からなる。これら１２個のティース部４８により、ステータ本体４の中心部４１に、ステータ本体４の両端面４２を貫通した円柱状の空孔が形成される。各ティース部４８の内周壁部４４の壁面は、ロータ７に臨む対向曲面であり、図２，４に示すように、相互に曲率半径の異なる２つの曲面（第１面４５と第２面４６）から構成されている。第１面４５と第２面４６とは、ロータ７の周方向に沿って連続して並んで成形され、第１面４５は第２面４６に対して曲率半径が小さい。本実施の形態では、内周壁部４４の対向曲面のうち、第１面４５が１／２を占め、第２面４６が１／２を占める。なお、各ティース部４８の内周壁部４４は、図２に示すように、第１面４５に対して第２面４６が反時計回り方向（ロータ７の回転方向）の下流側（進行方向側）になるように配されている。
【００１９】
絶縁部５は、ティース形状からなり、２４個の絶縁部５は、ステータ本体４の長手方向の両端面４２であって、１２個のティース部４８上にそれぞれ接着されている。なお、絶縁部５同士は、図２に示すように、それぞれ間隙を有している。
【００２０】
絶縁部５は、ステータ本体４の各ティース部４８と同様に、外周壁部５１と、内周壁部５２と、これら外周壁部５１と内周壁部５２とを繋ぐ連結部５４とから構成されている。絶縁部５の内周壁部５２の壁面５３は、曲面成形され、図２，４に示すように、ステータ本体４の内周壁部４４の第１面４５と同一の曲率半径を有する。
【００２１】
本実施の形態では、ステータ本体４の内周壁部４４の第１面４５に、絶縁部５の内周壁部５２の壁面５３を揃えた状態で、ステータ本体４に絶縁部５を配する。このような配置にすることで、図２，４に示すように、ステータ本体４の内周壁部４４の第２面４６と絶縁部５の内周壁部５２の壁面５３とが揃わない。このことは、ステータ本体４（ティース部４８）の内周壁部４４の第２面４６と、絶縁部５の内周壁部５２の壁面５３との曲率半径が異なることに関係する。
【００２２】
−ロータ７−
ロータ７は、図２，５に示すように、円盤状の磁性鋼板からなる１５０枚の薄板（図示省略）を、カシメ、接着、レーザ溶接などの手法により積層してなる円筒状体に成形されている。
【００２３】
ロータ７の中心部７１は、ロータ７の回転軸方向に沿って貫通形成されている。この貫通形成された中心部７１に、ロータ７の回転軸となるシャフト２が貫装されている（図１，２参照）。
【００２４】
ロータ７には、マグネット孔７２が、ロータ７の回転軸方向に沿って貫通形成されている。このマグネット孔７２は、ロータ７の外周７３に沿って８個形成されている。マグネット孔７２には、フェライトからなるマグネット７４が配され、マグネット孔７２は、図２に示すように、マグネット７４を配した状態で空隙７５を有する。
【００２５】
−実験−
次に、本実施の形態にかかるモータ１について、トルクリプルの発生の有無を確認する実験を行なった。なお、本実験の比較対象として、従来のモータを用いる。ここでいう従来のモータとは、本実施の形態とは異なり、ティース部の内周壁部の壁面全てが同一の曲率半径を有するステータが設けられた構成であり、その他の構成は、本実施の形態にかかるモータ１と同様の構成からなる。
【００２６】
本実験におけるトルククリップルの発生の有無の判断は、ロータ７を回転させた際に発生する音（騒音レベル）に基づいて行なう。本実験の結果を図６，７に示す。図６は、本実施の形態にかかるモータ１の周波数における音の大きさ（騒音レベル）を示し、周波数のレンジは０〜１０００Ｈｚであり、騒音レベルのレンジは０〜６０ｄＢである。図７は、従来のモータの周波数における音の大きさ（騒音レベル）を示し、周波数のレンジは０〜１０００Ｈｚであり、騒音レベルのレンジは０〜６０ｄＢである。
【００２７】
本実験では、１２スロットのステータ３と８極のロータ７とを用いて、４００ｒｐｍの回転数でロータ７を回転させている。そのため、トルクリプルは、理論上１６０Ｈｚ（４００／６０×２４）で発生することになる。
【００２８】
そこで、１６０Ｈｚの騒音レベルを確認すると、図６に示す本実施の形態にかかるモータ１では、１６０Ｈｚの騒音レベルが他の周波数と比較して突出していない。これに対して、図７に示す従来のモータでは、１６０Ｈｚの騒音レベルが３９．５１ｄＢと他の周波数と比較して突出している（図中の○部分参照）。このことから、本実施の形態にかかるモータでは、トルクリプルを抑え、従来のモータではトルクリプルを抑えることができないことが分かる。
【００２９】
次に、モータ１の出力（軸出力）を変化させた時の効率とトルクリプル特性とを実験し、その実験結果を、図８に示す。この実験では、絶縁部５の内周壁部５２の第１面４５の曲率半径を一定にし（第１面４５の曲率半径：Ｒ４４）、第２面４６の曲率半径を６種類（第２面４６の曲率半径：Ｒ４４，Ｒ５４，Ｒ６４，Ｒ７４，Ｒ８４，Ｒ９４）設定したステータ４を用意し（第１実験例〜第６実験例）、それぞれの効率（％）とトルクリプル（Ｎｍ）とを測定した。なお、第２面４６の曲率半径をＲ４４とした第１実験例は、第１面４５と第２面４６の曲率半径が同一になる。そのため、第１実験例は、上記の従来のモータと同様の構成となる。この実験では、回転数を１１５０ｒｐｍとしている。
【００３０】
図８に示すように、第１実験例〜第６実験例のいずれにおいても同様の効率を有するが、従来のモータに対応した第１実験例では、軸出力が上昇する傾向にあり、約４５０Ｗを超えるあたりからトルクリプルトルクリプルが０．５Ｎｍを超えて異常発生する。
【００３１】
一方、第２実験例では、軸出力が上昇する傾向にあるが、約８００Ｗを超えるあたりまでトルクリプルが常に０．５Ｎｍを下回る。つまり、軸出力が約８００Ｗ以下とされる時は、トルクリプルを０．５Ｎｍ以下に抑えることができる。
【００３２】
また、第３実験例〜第６実験例では、トルクリプルが低減する傾向にあり、トルクリプルが約０．２Ｎｍを下回る。具体的には、第３実験例〜第６実施例では、軸出力が約３５０Ｗ付近でトルクリプルが最大となり、それ以上の軸出力ではトルクリプルが減少する傾向にある。なお、図８に示すように、第５実験例，第４実験例，第６実験例，第３実験例の順にトルクリプルが低い。
【００３３】
第１実験例〜第６実験例の実験結果から、第１面４５と第２面４６との曲率半径が異なることによって、効率を下げずにトルクリプルを抑えることができ、さらに第２面４６の曲率半径をＲ６４以上に設定することで、トルクリプルを約０．２Ｎｍ以下に抑えることができる。すなわち、トルクリプルを抑制するために、第１面４５の曲率半径がＲ４４である場合、第２面４６の曲率半径がＲ５４以上であることが好適な条件であり、第２面４６の曲率半径がＲ６４以上であることがさらに望ましい条件であり、第２面４６の曲率半径がＲ７４〜Ｒ８４であることが最適な条件であることが分かる。
【００３４】
上記のように、本実施の形態によれば、ステータ３のロータ７に臨む対向曲面が、第１面４５と第２面４６とから構成され、第１面４５と第２面４６とは、ロータ７の回転方向に沿って連続して成形され、第１面４５は、第２面４６に対して曲率半径が小さいので、トルクリプルを抑えることができ、トルクリプルによる異常音や振動を抑えることができる。
【００３５】
具体的には、第１面４５は第２面４６に対して曲率半径が小さいので、モータ１を構成するロータ７とステータ３とのギャップを第１面４５と第２面４６との位置で可変させて、第１面４５とロータ７の外周７３とのギャップを、第２面４６とロータ７の外周７３とのギャップよりも大きくすることができ、ロータ７を回転させた時に磁場の変化によって発生する不要な力（トルク）を小さくすることができる。その結果、本実施の形態によれば、トルクリプルを抑えることができる。この効果は、第１面４５と第２面４６とが曲面である場合、特に顕れる。
【００３６】
また、本実施の形態に示すように、ステータ３の外周壁部４４と、対向曲面（第１面４５、第２面４６）が形成された内周壁部４５と、これら外周壁部４４および内周壁部４５を繋ぐ連結部４８とから構成されたティース部４９を複数個有する形状からなることが好ましい。
【００３７】
−他の実施の形態−
なお、本実施の形態では、１２個のスロット３１のステータ３を用いているが、スロット３１の数は、これに限定されるものではなく、複数のスロットであればよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、１５０枚の薄板を用いてステータ本体４を構成しているが、これに限定されるものではなく、任意の枚数の薄板を用いてもよい。
【００３９】
また、本実施の形態では、内周壁部４４の対向曲面のうち、第１面４５が１／２を占め、第２面が１／２を占めているが、これに限定されるものではなく、任意に設定でき、第１面４５が１／３を占め、第２面が２／３を占めてもよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、絶縁部５の内周壁面５３の壁面５５は同一の曲率半径からなるが、これに限定されるものではなく、絶縁部５の内周壁面５３の壁面５５が、ステータ本体４の内周壁部４４の第１面４５および第２面４６と同一の曲率半径を有してもよい。
【００４１】
また、本実施の形態では、絶縁部５同士は、それぞれ間隙を有しているが、これに限定されるものではなく、複数の絶縁部が一体的に形成されてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態では、ステータ本体４の両端面４２にそれぞれ１２個の絶縁部５が成形されているが、絶縁部５の数は限定されるものではなく、ステータ３のスロット３１の数に対応した任意の数であればよい。
【００４３】
また、本実施の形態では、ロータ７に８個のマグネット７４が設けられているが、マグネット７４の数は限定されるものではなく、ステータ３のスロット３１の数に対応した任意の数に設定してもよい。
【００４４】
また、本実施の形態では、ロータ７に、１５０枚の薄板を用いているが、これに限定されるものではなく、任意の枚数の薄板を用いてもよい。
【００４５】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、各種モータに適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  モータ
１１  ケーシング
２  シャフト
３  ステータ
３１  スロット
４  ステータ本体
４１  ステータ本体の中心部
４２  ステータ本体の端面
４３  外周壁部
４４  内周壁部
４５  第１面
４６  第２面
４７  連結部
４８  ティース部
５  絶縁部
５１  外周壁部
５２  内周壁部
５３  内周壁部の壁面
５４  連結部
６  界磁コイル
７  ロータ
７１  ロータの中心部
７２  マグネット孔
７３  ロータの外周
７４  マグネット
７５  空隙
【図１】
2011234435.tif 000003
【図２】
2011234435.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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