(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク特性の向上及び出力効率の改善を行うことができるブラシレスモータを提供する。【解決手段】アウターロータ型のブラシレスモータのロータが有するマグネット部１２は、ステータ２と径方向に対向する。マグネット部の第１磁極１２１及び第２磁極１２２は、周方向において交互に配列される。ステータが有するステータコア２１において、コアバック２１１から径方向に延びる各々のティース２１２の先端部２１２ｂには、ロータと径方向に対向して周方向に並ぶ複数の小歯２１３が設けられる。各々のティースにおいて、小歯開角がマグネットピッチの２倍よりも大きい。【選択図】図５
2019013114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータを回転駆動するステータと、を備えるアウターロータ型のブラシレスモータであって、
前記ロータは、前記ステータと径方向に対向するマグネット部を有し、
前記マグネット部は、第１磁極と、前記第１磁極とは磁極が異なる第２磁極と、を有し、
前記第１磁極及び前記第２磁極は、周方向において交互に配列され、
前記ステータは、ステータコアと、インシュレータと、コイル部と、を有し、
前記ステータコアは、前記中心軸を環状に囲むコアバックと、前記コアバックから径方向に延びる複数のティースと、を有し、
各々の前記ティースは、前記ロータと径方向に対向して周方向に並ぶ複数の小歯が設けられる先端部と、前記先端部及び前記コアバック間に設けられる基部と、を有し、
前記インシュレータは、前記基部を覆い、
各々の前記コイル部は、前記インシュレータを介して各々の前記基部に巻き付けられている導線からなり、
小歯開角は、軸方向から見て、同じ前記ティースにおいて、周方向に隣り合う前記小歯のうちの周方向一方側に位置する第１小歯の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線、及び、周方向に隣り合う前記小歯のうちの周方向他方側に位置する第２小歯の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
マグネットピッチは、軸方向から見て、前記マグネット部の前記第１磁極の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線、及び、前記第１磁極と周方向に隣り合う前記第２磁極の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
各々の前記ティースにおいて、前記小歯開角が前記マグネットピッチの２倍よりも大きい、ブラシレスモータ。
【請求項２】
小歯外角は、同じ前記ティースにおいて、軸方向から見て、前記第１小歯の周方向一方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線、及び、前記第２小歯の周方向他方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
各々の前記ティースにおいて、前記小歯外角が前記マグネットピッチの３倍よりも小さい、請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記マグネット部は、前記第１磁極を有する第１マグネットと、前記第２磁極を有する第２マグネットと、を有し、
前記第１マグネット及び前記第２マグネットは、周方向において間隔を有して交互に配列され、
マグネット外角は、軸方向から見て、前記第１マグネットの周方向一方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線、及び、周方向他方側において次に配置されている前記第１マグネットの周方向他方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
各々の前記ティースにおいて、前記小歯外角が前記マグネット外角よりも大きい、請求項２に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
小歯内角は、同じ前記ティースにおいて、軸方向から見て、前記第１小歯の周方向一方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線、及び、前記第２小歯の周方向他方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
マグネット内角は、軸方向から見て、前記第１マグネットの周方向他方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線、及び、周方向他方側において次に配置される前記第１マグネットの周方向一方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
各々の前記ティースにおいて、前記小歯内角が前記マグネット内角よりも小さい、請求項３に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記マグネットが有する前記第１磁極の数及び前記第２磁極の数はそれぞれ１０個であり、
前記ステータコアが有する前記ティースの数は６個である請求項１〜請求項４のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
各々の前記ティースの前記先端部は、
周方向に隣り合う前記小歯間において径方向内側に凹むティース凹部と、
前記ティース凹部の径方向内側における底面においてさらに径方向内側に窪む窪み部と、を有する、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項７】
各々の前記ティースにおいて、軸方向から見て、前記第１小歯の周方向他方側且つ径方向内側における端部と、前記第２小歯の周方向一方側且つ径方向内側における端部とには、面取り部が設けられている、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項８】
各々の前記ティースにおいて、各々の前記小歯は接続部を介して前記基部に接続され、
前記接続部の最小幅は、前記基部の周方向幅の４０％以上である、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項９】
前記基部の径方向内側において前記基部と前記コアバックとがなす角度、及び、前記基部の径方向外側において前記基部と前記小歯を前記基部に接続する接続部とがなす角度とは同じである、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１０】
周方向において、前記基部の周方向幅は、径方向外側を向き且つ前記マグネット部と対向する前記小歯の外側面の周方向幅よりも狭い請求項１〜請求項９のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１１】
前記コアバックの径方向幅は、径方向外側を向き且つ前記マグネット部と対向する前記小歯の外側面の周方向幅よりも狭い請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１２】
前記マグネット部の軸方向一方側における端部の軸方向位置は、前記小歯の軸方向一方側における端部と同じ、又は、前記小歯の軸方向一方側における端部よりも軸方向一方側であり、
前記マグネット部の軸方向他方側における端部の軸方向位置は、前記小歯の軸方向他方側における端部と同じ、又は、前記小歯の軸方向他方側における端部よりも軸方向他方側である請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１３】
前記マグネット部の軸方向長さは、前記ステータコアの軸方向長さと、前記マグネット部の径方向における厚さとの和よりも大きい請求項１２に記載のブラシレスモータ。
【請求項１４】
前記マグネット部の軸方向における中央位置と、前記ステータコアの軸方向における中央位置とは、軸方向において異なっている請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１５】
中心軸を中心にして回転可能な羽根と、
前記羽根を回転させる請求項１〜請求項１４のいずれかに記載のブラシレスモータと、を備える送風装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータ、及び送風装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、突極の先端に複数の小歯が設けられた所謂バーニア構造のステータコアを有するステッピングモータが知られている。特許文献１は、バーニア構造をブラシレスモータに適用し、さらに、コギングトルクを低減するため、小歯の開角を電気角で１４５°〜１６０°としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６１３２６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、特許文献１では、コギングトルクの低減を優先しているため、ブラシレスモータのトルク特性の向上及び出力効率の改善はあまり重視されておらず、トルク特性の向上及び出力効率を優先して向上させるための設計はなされていない。
【０００５】
本発明は、上記の状況を鑑みて、トルク特性の向上及び出力効率の改善を行うことができるブラシレスモータ、及び送風装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的なブラシレスモータは、中心軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータを回転駆動するステータと、を備えるアウターロータ型のブラシレスモータであって、前記ロータは、前記ステータと径方向に対向するマグネット部を有し、前記マグネット部は、第１磁極と、前記第１磁極とは磁極が異なる第２磁極と、を有し、前記第１磁極及び前記第２磁極は、周方向において交互に配列され、前記ステータは、ステータコアと、インシュレータと、コイル部と、を有し、前記ステータコアは、前記中心軸を環状に囲むコアバックと、前記コアバックから径方向に延びる複数のティースと、を有し、各々の前記ティースは、前記ロータと径方向に対向して周方向に並ぶ複数の小歯が設けられる先端部と、前記先端部及び前記コアバック間に設けられる基部と、を有し、前記インシュレータは、前記基部を覆い、各々の前記コイル部は、前記インシュレータを介して各々の前記基部に巻き付けられている導線からなり、小歯開角は、軸方向から見て、同じ前記ティースにおいて、周方向に隣り合う前記小歯のうちの周方向一方側に位置する第１小歯の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線、及び、周方向に隣り合う前記小歯のうちの周方向他方側に位置する第２小歯の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、マグネットピッチは、軸方向から見て、前記マグネット部の前記第１磁極の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線、及び、前記第１磁極と周方向に隣り合う前記第２磁極の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、各々の前記ティースにおいて、前記小歯開角が前記マグネットピッチの２倍よりも大きい構成とされる。
【０００７】
また、本発明の例示的な送風装置は、中心軸を中心にして回転可能な羽根と、前記羽根を回転させる上記のブラシレスモータと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の例示的なブラシレスモータ、及び送風装置によれば、ブラシレスモータのトルク特性の向上及び出力効率の改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、シーリングファンの構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、モータの構成例を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、マグネット部及びステータコアを軸方向から見た図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ステータと対向するマグネット部を周方向から見た断面図である。
【図４】図４は、基部の周方向幅に対する接続部の最小幅の比に応じて発生するモータのトルク特性の測定結果を示すグラフである。
【図５】図５は、マグネット部に小歯が対向する構造を軸方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明する。
【００１１】
なお、本明細書では、シーリングファン１００のモータ１１０において、中心軸ＣＡと平行な方向を「軸方向」と呼ぶ。さらに、軸方向のうち、ステータコア２１からベアリング３に向かう軸方向一方側の方向を「軸方向上側」と呼び、ベアリング３からステータコア２１に向かう軸方向他方側の方向を「軸方向下側」と呼ぶ。また、各々の構成要素の表面において、軸方向上側に向く面を「上面」と呼び、軸方向下側に向く面を「下面」と呼ぶ。
【００１２】
また、中心軸ＣＡに直交する方向を「径方向」と呼び、中心軸ＣＡを中心とする周方向を「周方向」と呼ぶ。さらに、径方向のうち、中心軸ＣＡに向かう方向を「径方向内側」と呼び、中心軸ＣＡから離れる方向を「径方向外側」と呼ぶ。さらに、各々の構成要素の側面において、径方向内側に向く側面を「内側面」と呼び、径方向外側に向く側面を「外側面」と呼び、周方向に向く側面を「周方向側面」と呼ぶ。
【００１３】
なお、以上に説明した方向及び面の呼称は、実際の機器に組み込まれた場合での位置関係及び方向などを示すものではない。
【００１４】
＜１．実施形態＞
＜１−１．シーリングファンの構成＞
図１は、シーリングファン１００の構成例を示す断面図である。シーリングファン１００は、モータ１１０と羽根１２０とを備える送風装置である。羽根１２０は、中心軸ＣＡを中心にして回転可能であり、モータ１１０に取り付けられている。モータ１１０は、羽根１２０を回転させる。なお、羽根１２０の数は、図１では３枚であるが、この例示に限定されず、１枚、又は３以外の複数枚であってもよい。なお、モータ１１０は、本実施形態ではシーリングファン１００が有するアウターロータ型のブラシレスＤＣモータである。
【００１５】
＜１−２．モータの構成＞
次に、モータ１１０の構成を説明する。図２は、モータ１１０の構成例を示す断面図である。なお、図２では、中心軸ＣＡを含む切断面でモータ１１０を切断している。
【００１６】
モータ１１０は、図２に示すように、上下方向に延びる中心軸ＣＡを中心として回転可能なロータ１と、ロータ１を回転駆動するステータ２と、ベアリング３と、を備えている。
【００１７】
ロータ１は、図２に示すように、ロータコア１１と、ステータ２と径方向に対向するマグネット部１２と、マグネット部１２をロータコア１１に接着する接着部材１３と、ロータコア１１及びベアリング３を収容するハウジング１４と、を有する。ロータコア１１は、上下方向に延びる中心軸ＣＡを環状に囲む部材であり、電磁鋼鈑などが積層された積層鋼板１５からなる。複数のマグネット部１２は、ロータコア１１の径方向内側における内側面に設けられており、該内側面において周方向に配列されている。接着部材１３は、ロータコア１１と各々のマグネット部１２との間に設けられ、複数のマグネット部１２をロータコア１１に固定する。ハウジング１４は、上側ハウジング部１４ａと、筒状の軸受ホルダ１４ｂと、下側ハウジング部１４ｃと、を有している。上側ハウジング部１４ａは、軸方向下側から見て環状であり、内部にロータコア１１を収容する。軸受ホルダ１４ｂは、上側ハウジング部１４ａの径方向内側における内周縁から軸方向上側に延びている。軸受ホルダ１４ｂの内部には、ベアリング３が設けられており、さらにシャフト２４が挿通されている。下側ハウジング部１４ｃは、上側ハウジング部１４ａの軸方向下側に取り付けられており、上側ハウジング部１４ａの軸方向下側の下端部を覆っている。なお、マグネット部１２の構成は後に説明する。
【００１８】
ステータ２は、ステータコア２１と、インシュレータ２２と、コイル部２３と、シャフト２４と、を有する。ステータコア２１は、たとえば軸方向に積層された電磁鋼板からなる鉄心部材であり、径方向においてロータ１のマグネット部１２と対向している。インシュレータ２２は、たとえば樹脂材料を用いた絶縁部材であり、ステータコア２１の少なくとも一部を覆っている。コイル部２３は、インシュレータ２２を介してステータコア２１の後述する基部２１２ａに巻き付けられている導線からなる。シャフト２４は、軸方向に延びる筒状の部材である。シャフト２４には、ステータコア２１が取り付けられている。なお、ステータコア２１の構成は後に説明する。
【００１９】
ベアリング３は、ロータ１のハウジング１４とシャフト２４との間に取り付けられ、シャフト２４に対してロータ１を回転可能に支持している。
【００２０】
＜１−３．マグネット部及びステータコア＞
次に、マグネット部１２及びステータコア２１について説明する。図３Ａは、マグネット部１２及びステータコア２１を軸方向から見た図である。図３Ｂは、ステータ２と対向するマグネット部１２を周方向から見た断面図である。なお、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線に沿う断面を示している。
【００２１】
＜１−３−１．マグネット部の構成＞
マグネット部１２は、図３Ａに示すように、ステータ２のステータコア２１と径方向に対向している。周方向から見て、マグネット部１２の軸方向長さＬｍは、図３Ｂに示すように、ステータコア２１の軸方向長さＬｓと、マグネット部１２の径方向における厚さｄとの和（Ｌｓ＋ｄ）よりも大きい。こうすれば、ステータコア２１とロータ１との間に流れる磁束のうち、マグネット部１２の径方向内側における内側面と径方向外側における外側面とに直接に流れる磁束を抑制できる。これにより、モータ１１０のトルク特性Ｋｅの向上及び効率の改善に寄与することができる。
【００２２】
また、図３Ｂに示すように、マグネット部１２の軸方向における中央位置Ｐｍと、ステータコア２１の軸方向における中央位置Ｐｓとは、軸方向において異なっている。こうすれば、ステータ２がロータ１を駆動する際、ロータ１に軸方向の力を与えることができる。これにより、ロータ１の軸方向における振動を抑制し、モータ１１０のトルク特性Ｋｅの向上及び効率の改善を図ることができる。
【００２３】
マグネット部１２は、１０個のＳ極と、１０個のＮ極と、を有する。各々のＳ極及び各々のＮ極は、周方向において交互に配列されている。なお、Ｓ極及びＮ極のうちの一方は本発明の「第１磁極」の一例であり、他方は本発明の「第１磁極とは磁極が異なる第２磁極」の一例である。
【００２４】
より具体的には、マグネット部１２は、Ｓ極及びＮ極のうちの一方の第１磁極を有する第１マグネット１２１と、Ｓ極及びＮ極のうちの他方の第２磁極を有する第２マグネット１２２と、を有する。第１マグネット１２１及び第２マグネット１２２は、周方向において間隔を有して交互に配列されている。
【００２５】
＜１−３−２．ステータコアの構成＞
ステータコア２１は、図３Ａに示すように、中心軸ＣＡを環状に囲むコアバック２１１と、コアバック２１１から径方向に延びる複数のティース２１２と、を有する。なお、ステータコア２１が有するティース２１２の数は、本実施形態では６個であるが、この例示に限定されず、６以外の複数であってもよい。各々のティース２１２は、基部２１２ａと、先端部２１２ｂと、を有する。
【００２６】
基部２１２ａは、先端部２１２ｂ及びコアバック２１１間に設けられており、インシュレータ２２で覆われている。基部２１２ａには、前述のごとく、コイル部２３を構成する導線がインシュレータ２２を介して巻き付けられている。ここで、図３Ａに示すように、基部２１２ａの径方向内側において基部２１２ａとコアバック２１１とがなす角度θｃ１、及び、基部２１２ａの径方向外側において基部２１２ａと後述する小歯２１３を基部２１２ａに接続する接続部２１４とがなす角度θｃ２とは同じである。なお、基部２１２ａには断面が円形の導線が隙間無く巻きつけられている。本実施形態では、角度θｃ１、θｃ２は、たとえば１２０°となっている。こうすれば、ティース２１２の基部２１２ａにコイル部２３が設けられる際、コイル部２３の径方向外側及び径方向内側において導線の巻き付けが折り返される時における導線の乱れを抑制又は防止できるので、効率良く磁束を発生させることができる。
【００２７】
先端部２１２ｂは、基部２１２ａの径方向外側の外端部に設けられている。先端部２１２ｂは、複数の小歯２１３と、接続部２１４と、ティース凹部２１５と、窪み部２１６と、を有している。
【００２８】
小歯２１３は、先端部２１２ｂに複数設けられ、ロータ１と径方向に対向して周方向に並んでいる。各々のティース２１２において、各々の小歯２１３は接続部２１４を介して基部２１２ａに接続されている。なお、各々のティース２１２の先端部２１２ｂに設けられる小歯２１３の数は、本実施形態では２個であるが、この例示に限定されず、３以上の複数であってもよい。また、以下では、同じティース２１２の先端部２１２ｂにおいて、周方向に隣り合う小歯２１３のうち、周方向一方側に位置する小歯２１３を第１小歯２１３ａと呼び、周方向他方側に位置する小歯２１３を第２小歯２１３ｂと呼ぶ。
【００２９】
小歯２１３の軸方向における端部の位置に関して、マグネット部１２の軸方向上側における上端部の軸方向位置は、図３Ｂでは小歯２１３の軸方向上側における上端部よりも軸方向一方側である。また、マグネット部１２の軸方向下側における下端部の軸方向位置は、図３Ｂでは小歯２１３の軸方向下側における下端部よりも軸方向下側である。但し、これらの例示に限定されず、該上端部の軸方向位置は小歯２１３の軸方向上側における上端部と同じであってもよいし、該下端部の軸方向位置は小歯２１３の軸方向下側における下端部と同じであってもよい。こうすれば、マグネット部１２の軸方向上側における上端部及び軸方向下側における下端部を小歯２１３と径方向に対向させることができる。従って、ステータ２とロータ１との間により多くの磁束を得ることができる。
【００３０】
また、小歯２１３の外側面は、径方向外側を向いており、且つ、マグネット部１２と対向している。小歯２１３の外側面の周方向幅Ｗｒｏに関して、周方向において、基部２１２ａの周方向幅Ｗｒｂは、小歯２１３の外側面の周方向幅Ｗｒｏよりも狭くなっている。また、コアバック２１１の径方向幅Ｗｄは、小歯２１３の外側面の周方向幅Ｗｒｏよりも狭くなっている。こうすれば、基部２１２ａに導線が巻き付ける領域を十分に確保することができるので、トルク特性Ｋｅを向上し、モータ１１０の効率を改善することができる。また、ステータコア２１及びロータ１間に良好な磁気回路を形成することもできる。
【００３１】
各々のティース２１２において、接続部２１４は前述のごとく各々の小歯２１３を基部２１２ａの径方向外側における端部に接続している。接続部２１４の最小幅Ｗｍは、基部２１２ａの周方向幅Ｗｒｂの４０％以上であることが好ましい。なお、最小幅Ｗｍは、基部２１２ａが延びる方向及び軸方向の両方に垂直な方向における接続部２１４における最小の幅Ｗｍである。こうすれば、基部２１２ａに導線が巻き付ける領域を十分に確保することができるので、図４に示すようにモータ１１０のトルク特性Ｋｅを向上し、モータ１１０の効率を改善することができる。また、磁気回路が飽和することなく、ステータコア２１及びロータ１間に良好な磁気回路を形成することもできる。
【００３２】
次に、ティース凹部２１５は、各々のティース２１２において、周方向に隣り合う小歯２１３間に設けられ、径方向内側に凹んでいる。軸方向から見て、ティース凹部２１５の周方向における内側面と、ティース凹部２１５の底面との間には、たとえばＲ面取り又はＣ面取りによる面取り部２１５ａが形成されている。言い換えると、各々のティース２１２において、軸方向から見て、第１小歯２１３ａの周方向他方側且つ径方向内側における内端部と、第２小歯２１３ｂの周方向一方側且つ径方向内側における内端部とには、面取り部２１５ａが設けられている。本実施形態では、面取り部２１５ａは所謂Ｒ面取りによる曲面であり、軸方向から見て、該曲面の一方端はティース凹部２１５の周方向における側面と連続的に接続され、該曲面の他方端はティース凹部２１５の底面と連続的に接続されている。ただし、この例示に限定されず、面取り部２１５ａは所謂Ｃ面取りによる平面であってもよく、軸方向から見て、該平面の一方端がティース凹部２１５の周方向における側面と不連続的に接続され、該平面の他方端がティース凹部２１５の底面と不連続的に接続されてもよい。こうすれば、軸方向から見て、たとえばＲ面取り又はＣ面取りされた面取り部２１５ａが上述の端部に設けられることにより、より良好な磁気回路を形成できる。
【００３３】
窪み部２１６は、ティース凹部２１５の径方向内側における底面に設けられ、さらに該底面から径方向内側に窪んでいる。この構成によれば、ステータコア２１内を流れる磁束を邪魔することなく、マグネット部１２とティース２１２（の窪み部２１６の径方向内側における内端部）との間の径方向における間隔をより広くすることができる。これにより、周方向に隣り合う第１磁極及び第２磁極において、第１磁極からティース凹部２１５の（底面を含む）内側面を経由して第２磁極に流れる磁束の発生を抑制できる。従って、ステータコア２１及びロータ１間にさらに良好な磁気回路を形成できる。
【００３４】
＜１−３−３．マグネット部に対向する小歯の周方向サイズ＞
次に、マグネット部１２に対向する小歯２１３の周方向サイズについて説明する。図５は、マグネット部１２に小歯２１３が対向する構造を軸方向から見た図である。なお、図５では、ステータコア２１の構成を見やすくするため、インシュレータ２２及びコイル部２３の図示は省略している。
【００３５】
＜１−３−３−１．マグネット部の周方向サイズの定義＞
まず、図５を参照して、マグネット部１２のマグネットピッチθｍｐ、マグネット内角θｍｉ、及びマグネット外角θｍｏの定義を説明する。
【００３６】
マグネットピッチθｍｐは、軸方向から見て、マグネット部１２の第１磁極の周方向の中心と中心軸ＣＡとを結ぶ線、及び、第１磁極と周方向に隣り合う第２磁極の周方向の中心と中心軸ＣＡとを結ぶ線がなす角度θｍｐである。言い換えると、マグネットピッチθｍｐは、軸方向から見て、第１マグネット１２１の周方向の中心と中心軸ＣＡとを結ぶ線、及び、第２マグネット１２２の周方向の中心と中心軸ＣＡとを結ぶ線がなす角度θｍｐである。本実施形態では、１０個の第１マグネット１２１と１０個の第２マグネット１２２とが周方向において交互且つ等間隔に並べられている。そのため、マグネットピッチθｍｐの機械角は１８°となっている。また、マグネットピッチθｍｐの電気角は１８０°となる。
【００３７】
マグネット外角θｍｏは、軸方向から見て、第１マグネット１２１の周方向一方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線、及び、周方向他方側において次に配置されている第１マグネット１２１の周方向他方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線がなす角度θｍｏである。本実施形態では、マグネット外角θｍｏの機械角はたとえば５０．３°である。また、この場合、マグネット外角θｍｏの電気角は５０３°となる。
【００３８】
マグネット内角θｍｉは、軸方向から見て、第１マグネット１２１の周方向他方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線、及び、周方向他方側において次に配置される第１マグネット１２１の周方向一方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線がなす角度θｍｉである。本実施形態では、マグネット内角θｍｉの機械角はたとえば２１．７°である。また、この場合、マグネット内角θｍｉの電気角は２１７°となる。
【００３９】
＜１−３−３−２．小歯の周方向サイズの定義＞
次に、同じく図５を参照して、小歯２１３の小歯開角θｔｐ、小歯外角θｔｏ、及び小歯内角θｔｉの定義を説明する。
【００４０】
小歯開角θｔｐは、同じティース２１２において、軸方向から見て、第１小歯２１３ａの周方向の中心と中心軸ＣＡとを結ぶ線、及び、第２小歯２１３ｂの周方向の中心と中心軸ＣＡとを結ぶ線がなす角度θｔｐである。本実施形態では、小歯開角θｔｐの機械角はたとえば３７．３°である。また、この場合、小歯開角θｔｐの電気角は３７３°となる。
【００４１】
小歯外角θｔｏは、同じティース２１２において、軸方向から見て、第１小歯２１３ａの周方向一方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線、及び、第２小歯２１３ｂの周方向他方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線がなす角度θｔｏである。本実施形態では、小歯外角θｔｏの機械角はたとえば５３．４°である。この場合、小歯外角θｔｏの電気角は５３４°となる。
【００４２】
小歯内角θｔｉは、同じティース２１２において、軸方向から見て、第１小歯２１３ａの周方向一方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線、及び、第２小歯２１３ｂの周方向他方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線がなす角度θｔｉである。本実施形態では、小歯内角θｔｉの機械角はたとえば２１．２°である。この場合、小歯内角θｔｉの電気角は２１２°となる。
【００４３】
＜１−３−３−３．マグネット部に対向する小歯の周方向サイズ＞
小歯開角θｔｐは、図５に示すように、各々のティース２１２において、マグネットピッチθｍｐの２倍よりも大きくなっている。こうすれば、第１磁極と対向する小歯２１３を確保できるので、より適した磁気回路をステータコア２１及びロータ１間に形成できる。従って、ブラシレスモータ１１０のトルク特性Ｋｅの向上及び出力効率の改善を行うことができる。
【００４４】
また、小歯外角θｔｏは、各々のティース２１２において、マグネットピッチθｍｐの３倍よりも小さくなっている。その理由は、周方向において、各々のティース２１２が有する複数の小歯２１３に突き合わせることができる磁極のピッチは、マグネットピッチθｍｐの３倍が最大となり、これを越えると各々のティース２１２の基部２１２ａに設けられたコイル部２３と交差しない無効磁束が増加するためである。従って、小歯外角θｔｏがマグネットピッチθｍｐの３倍を越えないようにすることによって、無効磁束の増加を防止でき、ステータコア２１及びロータ１間に良好な磁気回路を形成できる。
【００４５】
各々のティース２１２において、小歯外角θｔｏがマグネット外角θｍｏよりも小さくなっており、さらに、小歯内角θｔｉがマグネット内角θｍｉよりも大きくなっている。こうすれば、トルクを発生させるティース２１２が有する複数の小歯２１３において、３個の磁極と突き合わせられる面積を最大値に近づけることができる。従って、ステータコア２１及びロータ１間により良好な磁気回路を形成できる。
【００４６】
＜２．その他＞
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
【００４７】
たとえば、上述の実施形態では、モータ１１０は、本実施形態ではシーリングファン１００が有するシャフト固定型且つアウターロータ型のブラシレスＤＣモータである。但し、これらの例示には限定されず、モータ１１０は、シーリングファン１００以外の装置に備えられていてもよいし、シャフト回転型であってもよいし、インナーロータ型であってもよい。なお、モータ１１０がインナーロータ型である場合、モータ１１０の構成要素の径方向における位置が逆になることがある。たとえば、モータ１１０がインナーロータ型である場合、複数のティース２１２はコアバック２１１から径方向内側に延びる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、たとえば、ティースの先端部に複数の小歯が設けられたステータコアを有するモータに有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１００・・・シーリングファン、１１０・・・モータ、１２０・・・羽根、１・・・ロータ、１１・・・ロータコア、１２・・・マグネット部、１２１・・・第１マグネット、１２２・・・第２マグネット、１３・・・接着部材、１４・・・ハウジング、１４ａ・・・上側ハウジング、１４ｂ・・・軸受ホルダ、１４ｃ・・・下側ハウジング、２・・・ステータ、２１・・・ステータコア、２１１・・・コアバック、２１２・・・ティース、２１２ａ・・・基部、２１２ｂ・・・先端部、２１３・・・小歯、２１３ａ・・・第１小歯、２１３ｂ・・・第２小歯、２１４・・・接続部、２１５・・・ティース凹部、２１５ａ・・・面取り部、２１６・・・窪み部、２２・・・インシュレータ、２３・・・コイル部、２４・・・シャフト、３・・・ベアリング、ＣＡ・・・中心軸、Ｋｅ・・・トルク特性、Ｐｍ、Ｐｓ・・・軸方向の中央位置、θｔｐ・・・小歯開角、θｔｏ・・・小歯外角、θｔｉ・・・小歯内角、θｍｐ・・・マグネットピッチ、θｍｏ・・・マグネット外角、θｍｉ・・・マグネット内角、θｃ１、θｃ２・・・角度、Ｌｍ、Ｌｓ・・・軸方向長さ、ｄ・・・厚さ、Ｗｍ・・・最小幅、Ｗｄ・・・径方向幅、Ｗｒｂ、Ｗｒｏ・・・周方向幅
【図１】
2019013114.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月27日(2017.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータを回転駆動するステータと、を備えるアウターロータ型のブラシレスモータであって、
前記ロータは、前記ステータと径方向に対向するマグネット部を有し、
前記マグネット部は、第１磁極と、前記第１磁極とは磁極が異なる第２磁極と、を有し、
前記第１磁極及び前記第２磁極は、周方向において交互に配列され、
前記ステータは、ステータコアと、インシュレータと、コイル部と、を有し、
前記ステータコアは、前記中心軸を環状に囲むコアバックと、前記コアバックから径方向に延びる複数のティースと、を有し、
各々の前記ティースは、前記ロータと径方向に対向して周方向に並ぶ複数の小歯が設けられる先端部と、前記先端部及び前記コアバック間に設けられる基部と、を有し、
前記インシュレータは、前記基部を覆い、
各々の前記コイル部は、前記インシュレータを介して各々の前記基部に巻き付けられている導線からなり、
小歯開角は、軸方向から見て、同じ前記ティースにおいて、周方向に隣り合う前記小歯のうちの周方向一方側に位置する第１小歯の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線、及び、周方向に隣り合う前記小歯のうちの周方向他方側に位置する第２小歯の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
マグネットピッチは、軸方向から見て、前記マグネット部の前記第１磁極の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線、及び、前記第１磁極と周方向に隣り合う前記第２磁極の周方向の中心と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
各々の前記ティースにおいて、前記小歯開角が前記マグネットピッチの２倍よりも大きい、ブラシレスモータ。
【請求項２】
小歯外角は、同じ前記ティースにおいて、軸方向から見て、前記第１小歯の周方向一方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線、及び、前記第２小歯の周方向他方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
各々の前記ティースにおいて、前記小歯外角が前記マグネットピッチの３倍よりも小さい、請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
前記マグネット部は、前記第１磁極を有する第１マグネットと、前記第２磁極を有する第２マグネットと、を有し、
前記第１マグネット及び前記第２マグネットは、周方向において間隔を有して交互に配列され、
マグネット外角は、軸方向から見て、前記第１マグネットの周方向一方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線、及び、周方向他方側において次に配置されている前記第１マグネットの周方向他方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
各々の前記ティースにおいて、前記小歯外角が前記マグネット外角よりも大きい、請求項２に記載のブラシレスモータ。
【請求項４】
小歯内角は、同じ前記ティースにおいて、軸方向から見て、前記第１小歯の周方向他方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線、及び、前記第２小歯の周方向一方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
マグネット内角は、軸方向から見て、前記第１マグネットの周方向他方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線、及び、周方向他方側において次に配置される前記第１マグネットの周方向一方側における端部と前記中心軸とを結ぶ線がなす角度であり、
各々の前記ティースにおいて、前記小歯内角が前記マグネット内角よりも小さい、請求項３に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
前記マグネットが有する前記第１磁極の数及び前記第２磁極の数はそれぞれ１０個であり、
前記ステータコアが有する前記ティースの数は６個である請求項１〜請求項４のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項６】
各々の前記ティースの前記先端部は、
周方向に隣り合う前記小歯間において径方向内側に凹むティース凹部と、
前記ティース凹部の径方向内側における底面においてさらに径方向内側に窪む窪み部と、を有する、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項７】
各々の前記ティースにおいて、軸方向から見て、前記第１小歯の周方向他方側且つ径方向内側における端部と、前記第２小歯の周方向一方側且つ径方向内側における端部とには、面取り部が設けられている、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項８】
各々の前記ティースにおいて、各々の前記小歯は接続部を介して前記基部に接続され、
前記接続部の最小幅は、前記基部の周方向幅の４０％以上である、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項９】
前記基部の径方向内側において前記基部と前記コアバックとがなす角度、及び、前記基部の径方向外側において前記基部と前記小歯を前記基部に接続する接続部とがなす角度とは同じである、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１０】
周方向において、前記基部の周方向幅は、径方向外側を向き且つ前記マグネット部と対向する前記小歯の外側面の周方向幅よりも狭い請求項１〜請求項９のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１１】
前記コアバックの径方向幅は、径方向外側を向き且つ前記マグネット部と対向する前記小歯の外側面の周方向幅よりも狭い請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１２】
前記マグネット部の軸方向一方側における端部の軸方向位置は、前記小歯の軸方向一方側における端部と同じ、又は、前記小歯の軸方向一方側における端部よりも軸方向一方側であり、
前記マグネット部の軸方向他方側における端部の軸方向位置は、前記小歯の軸方向他方側における端部と同じ、又は、前記小歯の軸方向他方側における端部よりも軸方向他方側である請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１３】
前記マグネット部の軸方向長さは、前記ステータコアの軸方向長さと、前記マグネット部の径方向における厚さとの和よりも大きい請求項１２に記載のブラシレスモータ。
【請求項１４】
前記マグネット部の軸方向における中央位置と、前記ステータコアの軸方向における中央位置とは、軸方向において異なっている請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【請求項１５】
中心軸を中心にして回転可能な羽根と、
前記羽根を回転させる請求項１〜請求項１４のいずれかに記載のブラシレスモータと、を備える送風装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
小歯内角θｔｉは、同じティース２１２において、軸方向から見て、第１小歯２１３ａの周方向他方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線、及び、第２小歯２１３ｂの周方向一方側における端部と中心軸ＣＡとを結ぶ線がなす角度θｔｉである。本実施形態では、小歯内角θｔｉの機械角はたとえば２１．２°である。この場合、小歯内角θｔｉの電気角は２１２°となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
各々のティース２１２において、小歯外角θｔｏがマグネット外角θｍｏよりも大きくなっており、さらに、小歯内角θｔｉがマグネット内角θｍｉよりも小さくなっている。こうすれば、トルクを発生させるティース２１２が有する複数の小歯２１３において、３個の磁極と突き合わせられる面積を最大値に近づけることができる。従って、ステータコア２１及びロータ１間により良好な磁気回路を形成できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ａ】
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【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３Ｂ】
2019013114.tif 000010