(57)【要約】【課題】限られた寸法のなかで、磁気ショートの発生を抑制し、大きなトルクを発揮することができる単相モータを構成するステータを提供する。【解決手段】平面視でＣ字状をなすとともに、回転軸１１を有する軸状のロータ１０の外周面に、先端部Ｅ１，Ｅ２が近接する一対のステータコア２０Ａを備え、一対のステータコア２０Ａは、ロータ１０を介して、第１径方向Ｘに対向配置され、一対のステータコア２０Ａはそれぞれ、第２径方向Ｙの一方側に位置する第１先端部Ｅ１と、第２径方向の他方側に位置する第２先端部Ｅ２と、を備え、一対のステータコア２０Ａそれぞれにおける第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士は、第２径方向Ｙを基準として非線対称となる位置に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視でＣ字状をなすとともに、回転軸を有する軸状のロータの外周面に、先端部が近接する一対のステータコアを備え、
前記一対のステータコアは、前記ロータを介して、前記回転軸に沿う軸方向と直交する径方向のうちの第１径方向に対向配置され、
前記一対のステータコアはそれぞれ、前記径方向のうち、前記第１径方向と直交する第２径方向の一方側に位置する第１先端部と、前記第２径方向の他方側に位置する第２先端部と、を備え、
前記一対のステータコアそれぞれにおける前記第１先端部同士、および前記第２先端部同士は、前記第２径方向を基準として非線対称となる位置に配置されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記一対のステータコアは、前記第１径方向に対して互いに離反して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記一対のステータコアそれぞれにおける、前記第１先端部および前記第２先端部のうち、少なくともいずれか一方における前記第２径方向の外側を向く外表面には、前記第２径方向に窪む凹部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のステータ。
【請求項４】
前記ステータコアに磁気回路を形成するコイルと、
前記ステータコアを保持するインシュレータと、を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のステータ。
【請求項５】
前記インシュレータは、前記一対のステータコアそれぞれと当接するように、前記第２径方向を基準として非線対称となるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のステータ。
【請求項６】
回転軸を有し、回転自在に配置された軸状のロータと、
前記ロータを前記径方向の外側から覆うステータと、を備え、
前記ステータは、請求項１から５のいずれか１項に記載のステータであることを特徴とする単相モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ、および単相モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１に示されるような、回転軸を有し、回転自在に配置された軸状のロータと、Ｃ字状をなし、かつ先端部がロータの外周面に近接する一対のステータコアと、を備えた単相モータが知られている。
一般にこのような単相モータは、例えば使用者が片手で把持して使用するヘアドライヤ等の小型の電化製品に用いられ、その利便性のために小型化かつ軽量化が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２３７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の単相モータでは、小型化のための寸法制約により、一対のステータコアの先端部同士の距離が小さくなることで、この先端部同士の間に磁気ショートが生じやすかった。磁気ショートが生じることで、単相モータが大きなトルクを発揮しにくいという問題があった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、限られた寸法のなかで、磁気ショートの発生を抑制し、大きなトルクを発揮することができる単相モータを構成するステータ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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るステータは、平面視でＣ字状をなすとともに、回転軸を有する軸状のロータの外周面に、先端部が近接する一対のステータコアを備え、前記一対のステータコアは、前記ロータを介して、前記回転軸に沿う軸方向と直交する径方向のうちの第１径方向に対向配置され、前記一対のステータコアはそれぞれ、前記径方向のうち、前記第１径方向と直交する第２径方向の一方側に位置する第１先端部と、前記第２径方向の他方側に位置する第２先端部と、を備え、前記一対のステータコアそれぞれにおける前記第１先端部同士、および前記第２先端部同士は、前記第２径方向を基準として非線対称となる位置に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、ロータを介して第１径方向に対向配置された一対のステータコアにおいて、互いに第１径方向に対向する先端部同士が、第２径方向を基準として非線対称となる位置に配置されている。このため、このようなステータがロータとともに構成する単相モータにおいて、小型化のための限られた寸法のなかで、一対のステータコアにおける第１径方向に対向する先端部同士の距離を長く確保することが可能になる。これにより、磁気ショートの発生を抑制し、大きなトルクを発揮することができる。
【０００８】
また、本発明に係るステータの前記一対のステータコアは、前記第１径方向に対して互いに離反して配置されてもよい。
【０００９】
この場合には、一対のステータコアが、第１径方向に対して互いに離反して配置されている。このため、ロータの外周面からそれぞれのステータコアにおける各先端部までのエアギャップの大きさを互いに変更することなく、簡易な構成でステータコアにおける第１径方向に対向する先端部同士の距離を長く確保することができる。
【００１０】
また、本発明に係るステータの前記一対のステータコアそれぞれにおける、前記第１先端部および前記第２先端部のうち、少なくともいずれか一方における前記第２径方向の外側を向く外表面には、前記第２径方向に窪む凹部が形成されてもよい。
【００１１】
この場合、一対のステータコアそれぞれにおける２つの先端部のうち、少なくともいずれか一方における外表面に凹部が形成されているので、一対のステータコアにおける第１径方向に対向する先端部同士の距離を、より一層顕著に長く確保することができる。
【００１２】
また、本発明に係るステータは、前記ステータコアに磁気回路を形成するコイルと、前記ステータコアを保持するインシュレータと、を備えてもよい。
この場合には、前述したステータコアをステータとして構成することができる。
【００１３】
また、本発明に係るステータにおける前記インシュレータは、前記一対のステータコアそれぞれと当接するように、前記第２径方向を基準として非線対称となるように形成されてもよい。
【００１４】
この場合には、ステータコアとインシュレータとの間に隙間が生じるのを抑えることができる。このため、例えばこのようなステータとロータとにより構成された単相モータに、ステータ側に向けて送風するファンが連結されて用いられるような場合において、ステータコアとインシュレータとの間の隙間に乱流が生じるのを抑えることが可能になり、効率的に単相モータによりファンを駆動することができる。
【００１５】
また、本発明に単相モータは、回転軸を有し、回転自在に配置された軸状のロータと、前記ロータを前記径方向の外側から覆うステータと、を備え、前記ステータは、前述したいずれかのステータであってもよい。
この場合には、単相モータにおいて、前述した各作用効果を奏功させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、限られた寸法のなかで、磁気ショートの発生を抑制し、大きなトルクを発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る単相モータにおける、（ａ）一部断面平面図、（ｂ）（ａ）における一対のステータコアの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る単相モータにおける、（ａ）一部断面平面図、（ｂ）（ａ）における一対のステータコアの断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る単相モータにおける、（ａ）一部断面平面図、（ｂ）（ａ）における一対のステータコアの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係る単相モータ１について説明する。
図１に示すように、単相モータ１は、回転軸１１を有し、回転自在に配置された軸状のロータ１０と、ロータ１０を覆うステータ２０と、を備えている。
【００１９】
以下の説明において、回転軸１１の中心軸線Ｏに沿う方向を軸方向という。また、軸方向から見た平面視で、中心軸線Ｏと直交する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。また、径方向のうちの一方向を第１径方向Ｘといい、径方向のうち、第１径方向Ｘと直交する方向を第２径方向Ｙという。
また、各方向において、中心軸線Ｏに向かう方向を内側といい、中心軸線Ｏから離れる方向を外側という。
【００２０】
ロータ１０は、軸方向に延びている。ロータ１０は、径方向の中央部に配置された回転軸１１と、回転軸１１を径方向の外側から覆うリングマグネット１２と、を備えている。リングマグネット１２には、Ｓ極およびＮ極が、周方向に交互に着磁されている。図示の例では、リングマグネット１２は４つの磁極を備えている。
【００２１】
ステータ２０は、Ｃ字状をなし、ロータ１０を径方向の外側から覆う一対のステータコア２０Ａと、ステータコア２０Ａに磁気回路を形成するコイル３４と、ロータ１０およびステータコア２０Ａを保持するインシュレータ３０と、を備えている。
【００２２】
ステータコア２０Ａは、軸方向から見た平面視においてＣ字状をなしている。ステータコア２０Ａは、第１径方向Ｘと平行に延びる一対のアーム部２１Ａ、２１Ｂと、アーム部２１における第１径方向Ｘの外端部同士を接続し、かつ第２径方向Ｙと平行に延びるベース部２２と、を備えている。
【００２３】
一対のステータコア２０Ａはそれぞれ、第２径方向Ｙの一方側に位置する第１先端部Ｅ１と、第２径方向Ｙの他方側に位置する第２先端部Ｅ２と、を備えている。一対のステータコア２０Ａにおける第１先端部Ｅ１同士は、互いに第１径方向Ｘに対向し、第２先端部Ｅ２同士は、互いに第１径方向Ｘに対向している。
【００２４】
ステータコア２０Ａのアーム部２１のうち、第１径方向Ｘの内端部に位置する各先端部Ｅ１、Ｅ２は、ロータ１０の外周面に対して、径方向に各別に近接している。すなわち、ステータコア２０Ａの各先端部Ｅ１、Ｅ２と、ロータ１０におけるリングマグネット１２の外周面と、の間には、エアギャップＧが形成されている。エアギャップＧは、ステータコア２０Ａの各先端部Ｅ１、Ｅ２と、ロータ１０におけるリングマグネット１２と、の間に各別に形成されている。各エアギャップＧの径方向の大きさは、互いに同等となっている。
【００２５】
一対のステータコア２０Ａは、ロータ１０を介して、第１径方向Ｘに対向配置されている。一対のステータコア２０Ａ同士は、第１径方向Ｘに間隔をあけて配置されている。
一対のステータコア２０Ａ同士の形状および大きさは互いに同等となっており、中心軸線Ｏを基準として、互いに点対称となるように配置されている。すなわち、中心軸線Ｏから一対のステータコア２０Ａそれぞれのベース部２２までの第１径方向Ｘの距離Ｌ１は、互いに同等となっている。
【００２６】
ここで、図示の例における各部の代表寸法として、ロータ１０の外径Ｄ１は６ｍｍであり、一対のステータコア２０Ａそれぞれにおけるベース部２２同士の間の第１径方向Ｘの距離Ｌ２は１７．５ｍｍとなっている。ステータコア２０Ａにおける一対のアーム部２１Ａ、２１Ｂ同士の間の第２径方向Ｙの距離Ｌ３は、７ｍｍとなっている。なお、各部の寸法についてはこのような態様に限られず、任意に変更することができる。例えばロータ１０の外径Ｄ１を、１．５ｍｍ〜３０ｍｍのうちの任意の大きさに変更することができる。
【００２７】
インシュレータ３０は、例えば合成樹脂材料により形成され、絶縁性を備えている。インシュレータ３０は前記平面視で矩形状をなす本体部３１と、本体部３１における第１径方向Ｘの両外側に配置された一対の鍔部３２と、本体部３１と鍔部３２とを接続し、第１径方向Ｘに延びる接続部３３と、を備えている。
【００２８】
本体部３１は、前記平面視で第１径方向Ｘよりも第２径方向Ｙに長く形成されている。本体部３１の中央部には、ロータ１０が配置される開口部３１Ａが形成されている。ロータ１０は、図示しないベアリングユニットを介して、インシュレータ３０の開口部３１Ａ内に、本体部３１に対して回転可能に配置されている。
鍔部３２は第１径方向Ｘから見て矩形状をなしている。鍔部３２の第２径方向Ｙの大きさは、本体部３１の第２径方向Ｙの大きさよりも小さくなっている。
【００２９】
接続部３３は第２径方向Ｙに間隔をあけて一対配置されている。一対の接続部３３が、中心軸線Ｏを径方向に挟む位置に各別に配置されている。接続部３３の外面にはコイル３４が各別に巻回されている。接続部３３には、接続部３３を第１径方向Ｘに貫く挿通孔３３Ａが各別に形成されている。
【００３０】
挿通孔３３Ａは、本体部３１および鍔部３２を第１径方向Ｘに一体に貫くとともに、開口部３１Ａに連通している。挿通孔３３Ａに、ステータコア２０Ａのアーム部２１が挿入されている。ステータコア２０Ａの各先端部Ｅ１、Ｅ２は、開口部３１Ａの内側に位置している。
【００３１】
インシュレータ３０は、第２径方向Ｙに分割された一対の分割体３５により構成されている。一対の分割体３５それぞれにおける外形および大きさは、互いに同等となっている。
分割体３５の挿通孔３３Ａに、ステータコア２０Ａのアーム部２１が各別に挿入されることにより、分割体３５が第２径方向Ｙに保持されて、インシュレータ３０が構成されている。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、ステータコア２０Ａの一対のアーム部２１Ａ、２１Ｂは、第１径方向Ｘに沿う長さが互いに異なっている。長い第１アーム部２１Ａと短い第２アーム部２１Ｂとの第１径方向Ｘに沿う長さの差Ｌ４は、１ｍｍ以上となっている。
このように、一対のアーム部２１Ａ、２１Ｂそれぞれの長さを異ならせることで、リングマグネット１２からステータコア２０Ａを通過する磁束の分布に偏りを生じさせ、ロータ１０の駆動を円滑に行うことができる。
【００３３】
そして本実施形態では、一対のステータコア２０Ａそれぞれにおける第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士は、第２径方向Ｙを基準として非線対称となる位置に配置されている。すなわち、一対のステータコア２０Ａそれぞれにおける第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士の第２径方向Ｙに沿う位置は、互いに異なっている。
図示の例では、第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士それぞれにおける第２径方向Ｙに沿う距離Ｌ５は、０．５ｍｍとなっている。
【００３４】
また本実施形態では、一対のステータコア２０Ａは、第１径方向に対して互いに離反して配置されている。すなわち、一対のステータコア２０Ａは、第２径方向Ｙに沿って互いに離反している。一対のステータコア２０Ａそれぞれの第２径方向Ｙに沿う中心部から、中心軸線Ｏまでの第２径方向Ｙに沿う距離Ｌ６は、互いに同等の０．２５ｍｍとなっている。
【００３５】
また本実施形態では、一対のステータコア２０Ａそれぞれにおける、第１先端部Ｅ１および第２先端部Ｅ２のうち、少なくともいずれか一方における第２径方向Ｙの外側を向く外表面には、第２径方向Ｙに窪む凹部２３が形成されている。凹部２３は、第１先端部Ｅ１および第２先端部Ｅ２のうち、第２径方向Ｙに沿う距離が近い方に形成されている。
図示の例では、凹部２３は第２アーム部２１Ｂの外側面に形成されている。凹部２３の第１径方向Ｘに沿う大きさは１ｍｍ以上であり、第２径方向Ｙに沿う深さは０．２ｍｍ以上となっている。凹部２３が形成されていることで、第２アーム部２１Ｂの先端部Ｅ１、Ｅ２の位置が、中心軸線Ｏから第１径方向Ｘに離れている。
【００３６】
ここで、一対のステータコア２０Ａの第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士の距離Ｌ７について詳述する。単相モータ１では、一対のステータコア２０Ａ同士における第２径方向Ｙの位置が互いに異なっている。このため、一対のステータコア２０Ａにおける第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士は、ステータコア２０Ａ同士の間の第１径方向Ｘに沿う間隔に加えて、第２径方向Ｙに沿う間隔をあけて配置されている。
【００３７】
また本実施形態では、インシュレータ３０は、一対のステータコア２０Ａそれぞれと当接するように、第２径方向Ｙを基準として非線対称となるように形成されている。インシュレータ３０のうち、ロータ１０を介して第１径方向Ｘに対向配置された鍔部３２同士、および接続部３３同士が、第２径方向Ｙを基準として非線対称となるように配置されている。そして、接続部３３に形成された挿通孔３３Ａの内面は、ステータコア２０Ａのアーム部２１における外面と当接した状態を維持している。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態に係る単相モータ１によれば、ロータ１０を介して第１径方向Ｘに対向配置された一対のステータコア２０Ａにおいて、互いに第１径方向に対向する第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士が、第２径方向Ｙを基準として非線対称の位置に配置されている。このため、小型化のための限られた寸法のなかで、一対のステータコア２０Ａの第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士の距離Ｌ７を長く確保することが可能になる。これにより、磁気ショートの発生を抑制し、大きなトルクを発揮することができる。
【００３９】
また、一対のステータコア２０Ａが、第１径方向Ｘに対して互いに離反して配置されている。このため、ロータ１０の外周面からそれぞれのステータコア２０Ａにおける各先端部Ｅ１、Ｅ２までのエアギャップの大きさを互いに変更することなく、簡易な構成でステータコア２０Ａの第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士の距離Ｌ７を長く確保することができる。
【００４０】
また、一対のステータコア２０Ａそれぞれにおける２つの先端部Ｅ１、Ｅ２のうち、少なくともいずれか一方における第２径方向Ｙの外側を向く外表面に凹部２３が形成されている。このため、一対のステータコア２０Ａにおける第１径方向Ｘに対向する第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士の距離Ｌ７を、より一層顕著に長く確保することができる。
【００４１】
また、ステータ２０が、ステータコア２０Ａに磁気回路を形成するコイル３４と、ステータコア２０Ａを保持するインシュレータ３０と、を備えているので、ステータコア２０Ａをステータ２０として構成することができる。
【００４２】
また、インシュレータ３０が、一対のステータコア２０Ａそれぞれと当接するように、第２径方向Ｙを基準として非線対称となるように形成されているので、ステータコア２０Ａとインシュレータ３０との間に隙間が生じるのを抑えることができる。このため、例えば単相モータ１に、ステータ２０側に向けて送風するファンが連結されて用いられるような場合において、ステータコア２０Ａとインシュレータ３０との間の隙間に乱流が生じるのを抑えることが可能になり、効率的に単相モータ１によりファンを駆動することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００４４】
図２に示すように、本実施形態における単相モータ２では、ステータコア２０Ａに凹部２３が形成されていない。このため、ステータコア２０Ａの第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士の距離Ｌ７は、第１実施形態に係る単相モータ１よりも近接している。
本実施形態に係る単相モータ２では、ステータコア２０Ａに凹部２３が形成されていないので、ステータコア２０Ａの形状をシンプルにして、容易に成形することができる。これによりステータコア２０Ａの製造性を確保することができる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図３を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００４６】
図３に示すように、本実施形態における単相モータ３では、一対のステータコア２０Ａ同士における第２径方向Ｙの位置は、中心軸線Ｏに対して互いに離反していない。このため、ステータコア２０Ａの第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士の距離Ｌ７は、第１実施形態に係る単相モータ１よりも近接している。
本実施形態に係る単相モータ３では、一対のステータコア２０Ａの第２径方向Ｙに沿う位置を変更していない。このため、一対のステータコア２０Ａの第２径方向Ｙに沿う位置を変更する構成と比較して、ステータコア２０Ａが第２径方向Ｙにかさ張るのを抑え、コンパクトな構成とすることができる。
【００４７】
（検証試験）
次に、前述した各実施形態に係る作用効果の検証結果について説明する。
この検証試験では、実施例１として第１実施形態に係る単相モータ１を、実施例２として第２実施形態に係る単相モータ２を、実施例３として第３実施形態に係る単相モータ３をそれぞれ採用した。
また、比較例１として、実施例１の単相モータ１に代えて、一対のステータコア２０Ａにおける第１先端部Ｅ１同士、および第２先端部Ｅ２同士が、第２径方向を基準として線対称となる位置に配置された構成の単相モータを採用した。
【００４８】
そして、各構成の単相モータ１について、１分間あたりの回転数が１２万回転であるときのトルクを測定した。トルクの測定は各構成について５回測定し、それらの平均値を算出した。
その結果、実施例１では０．００８６（Ｎ・ｍ）であり、実施例２では０．００８４（Ｎ・ｍ）であり、実施例３では０．００７８（Ｎ・ｍ）であった。また比較例１では０．００７１（Ｎ・ｍ）であった。
【００４９】
すなわち、比較例に係る単相モータ１の回転トルクと比較して、実施例１では２１％向上し、実施例２では１８％向上し、実施例３では１０％向上していることが確認された。この結果より、本発明の単相モータ１〜３において、比較例に係る単相モータと比較して、磁気ショートの発生を抑制し、大きなトルクを発揮することができることが確認された。
【００５０】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００５１】
例えば、上記各実施形態においては、ステータコア２０Ａにおける一対のアーム部２１Ａ、２１Ｂ同士の第１径方向Ｘの大きさが互いに異なっている構成を示したが、このような態様に限られない。ステータコア２０Ａにおける一対のアーム同士の第１径方向Ｘの大きさは、互いに同等であってもよい。
【００５２】
また、上記各実施形態においては、リングマグネット１２が４つの磁極を備えている構成を示したが、このような態様に限られない。リングマグネット１２は２つやそれ以外の数量の磁極を備えてもよい。
【００５３】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１、２、３  単相モータ
１０  ロータ
１１  回転軸
２０  ステータ
２０Ａ  ステータコア
２１Ａ、２１Ｂ  アーム部
２３  凹部
３０  インシュレータ
３４  コイル
Ｅ１  第１先端部
Ｅ２  第２先端部
【図１】
2019088158.tif 000003
【図２】
2019088158.tif 000004
【図３】
2019088158.tif 000005