(57)【要約】      （修正有）【課題】振動・騒音を小さく抑えることができる低騒音モータを提供する。【解決手段】モータ内ステータ鋼板の磁歪による伸びと、ロータ・ステータ間に働く磁気吸引力によるコア形状の縮みを同じレベルに設計するため、ステータ用鋼板を磁歪λ、外径をD、磁気吸引力によるステータの縮みLとしたとき、0.5  ＜  （L/D）/λ  ＜  1.5の関係にすることで、低騒音モータを得ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ内ステータ鋼板の磁歪による伸びと、ロータ・ステータ間に働く磁気吸引力によるコア形状の縮みを同じレベルに設計するため、ステータ用鋼板の磁歪をλとし、外径をDとし、磁気吸引力によるステータの縮みをLとしたとき、0.5  ＜  （L/D）/λ  ＜  1.5の関係を満たすことを特徴とする低騒音モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車、ＦＡの各種機器の駆動、電気自転車、電気スクータ、あるいは電気掃除機等へ適用されるモータに関し、特に振動・騒音を小さく抑えることができるモータの騒音低減構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気、電子機器の小型化が進んでおり、それにつれてハイパワー化とともに、使用時の低騒音化が要求されている。特にモータは半導体製品と並ぶ「産業の米」として多くの産業を支え、種々の製品に使用されている。例えば、カメラ産業においては、近年では機能の自動化が進み、オートフォーカスやズームレンズの駆動回路、またフィルムの自動巻き上げ機構などにこの小型電動モータが使用されている。一方、最近ではこのような機能の自動化と共に、機器が発生する騒音についても配慮されるようになってきており、特にカメラを含む家庭製品やオフィスで使用されるコピー機やファクシミリや送風ファン等の電気・電子製品に使用される小型電動モータについても騒音レベルの低減が望まれるようになっている。
【０００３】
例えば、モータの構造と騒音に関しては、一般のモータではロータが軸受に支持された状態で回転しているが、ロータは製造上のバラツキが必ずあるため、厳密には回転軸がロータの回転中心となってはいない。このため回転軸は軸受内で、軸受の内面と衝突しながら回転しており、この衝突によって機械的な騒音が発生する。そこで、回転軸の外径や軸受の内径を真円に近づけ、かつ回転軸の外径を軸受の内径に回転可能な範囲で近づける構造にすることによって、上記騒音を低減させていた。これら回転軸と軸受けによる騒音に対して、回転軸を前記軸受の内面に回転自在に押圧する付勢手段を具備し、騒音の低減を試みたモータが特許文献１（特開平１０−１４６０１２）に開示されている。同様に、ロータと出力側軸受間及びロータと反出力側軸受間に２枚のスラストワッシャを設け、その間にスプリングを設ける方法も特許文献２（特開２００３−３４８７９０）に開示されている。
【０００４】
一方、軸以外の騒音については、スイッチトリラクタンスモータに見られるように、ステータ・ロータ間の磁気吸引力による、ステータ形状の変形がある。ステータの変形による騒音を抑えるためには、スイッチトリラクタンスモータ作動中、ステータコアの変形が少ない部位をステータヨークで保持し、ステータの変形振動がフレームに大きく伝動しないように固定した例が特許文献３（特開平１１−４１８８４）に見られる。また、ステータを焼結材で１個・一体の固まりとして形成し、剛性を高めて、運転時の振動を防止し、騒音の発生を抑えるようにしたモータも特許文献４（特開平１１−３４１７１５）に開示されている。
【０００５】
これらの機械的な構造を工夫した対策は、従来品から形状の変更を余儀なくされ、改めて、構造的な設計を考え直す必要があるという欠点があった。さらに、上記の従来の電動モータの騒音低減機構には次の様な課題が有る。
【０００６】
軸の振動を低減するため、軸受と回転軸との間のクリアランスを極力少なくするためには、軸受と回転軸の加工精度を上げる必要があり、また軸受に高価なボールベアリングを使用する必要があり、製造コストが従来以上に上がるという課題がある。また、歯車付のモータでは、歯車どうしのかみ合いが悪い場合、騒音が増加するため、出力歯車に代えてプーリを回転軸に取り付け、ゴムベルトを介して回転力を外部に伝達させる構造も考えられるが、プーリとゴムベルトとの間で滑りが生じて歯車で回転を伝達させる場合に比べて回転の伝達効率が低下してしまうという課題がある（特許文献１）。
【０００７】
また、スイッチトリラクタンスモータにあっては、作動中、磁気吸引力の作用により、特にヨークの磁極があるテイース部分にはロータ側のテイースとの間で、吸引や、元の形状への戻りがあり、これにともなう振動が発生している。従って、この振動をそのまま拾って外側のステータヨークへ伝播してしまうために、騒音が増大し、またはステータコアの振動で共振を起こし、騒音が増大するなど課題が生じている（特許文献３）。
これらの問題を解決する低騒音モータを提供することが急務である。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１４６０１２号
【特許文献２】特開２００３−３４８７９０号
【特許文献３】特開平１１−４１８８４号
【特許文献４】特開平１１−３４１７１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上述のような課題を解決し、低騒音であるモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の具体的な手段は、モータ内ステータ鋼板の磁歪による伸びと、ロータ・ステータ間に働く磁気吸引力によるコア形状の縮みを同じレベルに設計するため、ステータ用鋼板の磁歪をλとし、モータの外径の長さをDとし、磁気吸引力によるステータの縮みをLとしたとき、0.5λ  ＜  L/D  ＜  1.5λの関係を満たすことを特徴とする低騒音モータである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ステータ用鋼板を磁歪λ、磁気吸引力によるステータの縮みLとしたとき、0.5λ  ＜  L/D  ＜  1.5λの関係にすることで、低騒音モータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。図１は発明の適用の一例として示す、スイッチトリラクタンスモータを示す概略図である。このステータは、内周面に等間隔で凸部を設けた（薄板円板状のものからなる）鋼板を多数積層するステータコアに、これと同様に突極のロータが中心に配置してある構成となっている。外形はφ280mmである。
【００１３】
このモータを回転させた時のステータの変化を図２に示す。磁束が通った部分は15μｍ、内周方向に縮み、これに対し90°方向は15μm伸びることが実験で判明している。そこで、本発明を満足する磁歪特性を計算する。ここで、磁歪は磁束が流れた方向に一般的に伸びるので、ステータを円と考え、この外径Dに対して変形する磁歪量を計算する。磁束の流れる方向の磁歪を概算するとＬ＝15μm×2＝30μm、外径D（φ280mm）にすると、Ｌ/Ｄ＝30μm/280mm＝107×10-6が得られ、この値に近い材料を用いればよい。磁性鋼板の中でFe-Coは磁歪が大きく、45％Co-Feであれば、素材の磁歪としてλ＝100×10-6が得られるので（Ｌ/Ｄ）/λ＝1.07となり、この材料を用いてステータを構成することが適当である。ここで、λは適用する素材の磁歪と定義する。また磁歪は使用周波数によって大きな変化はないので、ここでは変化しないものとする。
【００１４】
また、図３の12スロット/8極のスイッチトリラクタンスモータでは形状変化は5μｍであるので、変形する磁歪量はＬ/Ｄ＝10μm/280mm＝35.7×10-6程度が必要であり、5％Ni-Feの素材の磁歪はλ＝30×10-6が得られるので、この材料を用いてステータを構成するのが適当である。
【００１５】
本材料を用いてモータを試作し、騒音を測ったところ、通常の電磁鋼板程度の磁歪を有する材料を用いたモータより騒音が低いモータが得られた。この理由は、コアの変形に対し、磁歪はこの変形を抑制する方向に働くため、ステータの形状変化が低減したものと考えている。また、従来の電磁鋼板でも外径によっては条件を満たすことがある。
【００１６】
ここで限定範囲であるが、実際のφ280mm×140mmのモータで試作し、騒音を測った場合、モータ騒音は変形量（L/D）と磁歪λが下記条件で最も低かった。この騒音値より6ｄB以下の許容範囲を検討したところ、0.5  ＜  （L/D）/λ  ＜  1.5の条件が良いことが判明した（図4）。ここで、図４より、L/Dが0.5未満、1.5超では極端にモータ騒音が増大するので、下限を0.5λ、上限を1.5λとした。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
図１に示す6スロット/4極スイッチトリラクタンスモータを対象とし、本発明条件にあった、鋼板によりモータを作製した。ここではFeにNiが25％含まれるパーマロイに近い鋼板を用いた。モータ形状は外径φ280mm、積み厚140mmである。ここで、L＝6.7μm、D=280mmよってL/D＝0.8、Fe-25%Niのλ＝30×10-6である。また、50A600のλ＝15×10-6である。
【００１８】
表１に結果を示す。本条件を満たす鋼板を用いることにより、モータの低騒音化が図れた。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１よりスロット数の大きい12スロット/8極スイッチトリラクタンスモータを対象とし、本発明条件にあった、鋼板によりモータを作製した。ここではFeにCoが10％含まれる成分の鋼板を用いた。モータ形状は外径φ130ｍｍ、積み厚60mmである。ここで、L＝2.3μm、D=130mmよってL/D＝0.9、Fe-10%Coのλ＝20×10-6である。また、50A300のλ＝8×10-6である。
【００２２】
表2に結果を示す。本条件を満たす鋼板を用いることにより、モータの低騒音化が図れた。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
（実施例３）
以下本発明の第３の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１よりスロット数の多い永久磁石リラクタンスモータを対象とし、本発明条件にあった、電磁鋼板によりモータを作製した。モータ形状は外径φ400ｍｍ、積み厚80mmである。ここで、L＝1.3、D=400mmよってL/D＝1.1、35A250のλ＝3×10-6である。また、Fe-18%Coのλ＝30×10-6である。
【００２６】
表3に結果を示す。本条件を満たす鋼板を用いることにより、モータの低騒音化が図れた。
【００２７】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明が対象とするモータの一例を示す図である。
【図２】磁気吸引力によるステータの変形を示す図である。
【図３】磁気吸引力によるステータの変形を示す図である。
【図４】本発明の限定範囲を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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