(57)【要約】【課題】回転翼が２つある二重反転ファンを、高圧力で、低騒音のファンシステムとするモータを提供する。【解決手段】回転軸を中心として回転する第１及び第２の回転子と、前記回転軸を中心とする同一平面上に平面配置した複数のコイルを挿入する柱状コア部と爪形ティースを有する一対の固定子コアを、対向して形成する固定子とを備えたモータであって、前記爪形ティースは、前記固定子の内周側に配置した第１の爪形ティース群と、前記固定子の外周側に配置した第２の爪形ティース群とを有し、前記第１の回転子は前記第１の爪形ティース群より駆動され、前記第２の回転子は前記第２の爪形ティース群より駆動される構成とする。第１及び第２の爪形ティース群の配列、位相差関係を異なる構成にすることで、第１の爪形ティース群で発生する回転磁界と、第２の爪形ティース群で発生する回転磁界を異なる方向、あるいは、異なるモータ速度に設計することを可能とした。【選択図】図１
2008141852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心として回転する第１の回転子と、
前記第１の回転子の外側に設けられ、前記回転軸を中心に回転する第２の回転子と、
前記第１の回転子の外周側であり、前記第２の回転子の内周側に設けられる固定子と
を有するモータにおいて、
前記固定子を構成する固定子コアは、
前記第１の回転子と隙間をもって対向して前記回転軸方向に延在する複数の磁極面を有する第１の爪形ティースと、
前記第１の爪形ティースから外径方向に延在する環状の径方向継鉄部と、
前記径方向継鉄部から前記回転軸方向に延在する複数の磁極面を有して前記第２の回転子と隙間をもって対向する磁極面を有する第２の爪形ティースと
で形成され、
前記固定子コアを一対相互に合わせ、複数のコイルを挟んで前記固定子を構成し、
前記環状の径方向継鉄部は、前記コイルが配置される柱状の柱状コアを複数有し、
前記複数の柱状コアに配置されるコイルにて発生した磁束が前記第１の爪形ティースから前記第１の回転子に至ることで前記第１の回転子を回転させ、
前記複数の柱状コアのコイルにて発生した磁束が前記第２の爪形ティースから前記第２の回転子に至ることで前記第２の回転子を回転させることを特徴とするモータ。
【請求項２】
回転軸を中心として回転する第１及び第２の回転子と、
前記回転軸を中心とする同一平面上に平面配置した複数のコイルと、
前記コイルの電流で発生した磁束の磁路となる爪形ティースを有する固定子とから構成される相数が２以上の整数であるｍ相のモータであって、
前記爪形ティースのうち、前記固定子の外周側に配置した第１の爪形ティース群が前記第１の回転子を駆動し、前記固定子の内周側に配置した第２の爪形ティース群が前記第２の回転子を駆動するとともに、コイルの数は２ｍの倍数であることを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１、または２記載のモータにおいて、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転する向きが異なることを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１記載のモータにおいて、前記第１の爪形ティースの内の任意の爪形ティースの中心と前記回転軸の中心とを結んだ延長線上に位置しない爪形ティースを有する前記第２の爪形ティースの配列とすることを特徴とするモータ。
【請求項５】
請求項２記載のモータにおいて、
前記爪形ティースの数は４ｍの倍数であることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項１記載のモータにおいて、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転する速さが同じであることを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項１記載のモータにおいて、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転する速さが異なることを特徴とするモータ。
【請求項８】
請求項１、または２記載のモータにおいて、
前記固定子は粉末磁性体を圧縮成型することにより成形したことを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項１、または２記載のモータを備えたファンであって、前記第１の回転子により駆動される第１の回転翼と前記第２の回転子により駆動される第２の回転翼を備えたことを特徴とするファン。 
【請求項１０】
第１の回転翼と、第２の回転翼と
回転軸を中心として前記第１の回転翼を回転させる第１の回転子と、
前記第１の回転子の外側に設けられ、前記回転軸を中心に前記第２の回転翼を回転させる第２の回転子と、
第１の回転子の外周側であり、第２の回転子の内周側に設けられる固定子と
を有するモータを備えたファンにおいて、
前記固定子を構成する固定子コアは、
前記第１の回転子と隙間をもって対向して前記回転軸方向に延在する複数の磁極面を有する第１の爪形ティースと、
前記第１の爪形ティースから外径方向に延在する環状の径方向継鉄部と、
前記径方向継鉄部から前記回転軸方向に延在する複数の磁極面を有して前記第２の回転子と隙間をもって対向する磁極面を有する第２の爪形ティースと
で形成され、
前記固定子コアを一対相互に合わせ、複数のコイルを挟んで前記固定子を構成し、
前記環状の径方向継鉄部は、前記コイルが配置される柱状の柱状コアを複数有し、
前記複数の柱状コアに配置されるコイルにて発生した磁束が前記第１の爪形ティースから前記第１の回転子に至ることで前記第１の回転子を回転させ、
前記複数の柱状コアのコイルにて発生した磁束が前記第２の爪形ティースから前記第２の回転子に至ることで前記第２の回転子を回転させるモータであり、
前記第１の回転翼と前記第２の回転翼の回転によって前記モータの回転軸方向に流れる流体が含む物体を除去するフィルタと、
前記モータの固定子を取り付けるモータ固定部材と、
前記フィルタ、前記モータ固定部材とを支持するファンフレームと
を有することを特徴とするファン。
【請求項１１】
請求項１０記載のファンにおいて、
前記第１の回転翼と前記第２の回転翼は異なる向きに同じ速度で回転することを特徴とするファン。
【請求項１２】
請求項１０記載のファンにおいて、
前記固定子は粉末磁性体を圧縮成型することにより成形したことを特徴とするファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及びそれを用いたファンを提供する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは各種の分野に幅広く使用されている。モータの形態の１つとして、爪形磁極を有するモータがある。例えば、特許文献１に示すように、このモータの１相分の固定子は、電流を流す円形状のコイルと、１対の爪形磁極と、コイルの周囲を取り囲んで前記爪形磁路とともに磁路を形成する磁性体とから構成される。
３相モータの場合には、これを３組用いることにより固定子を形成できる。この３組の固定子に３相電圧を印加すると、永久磁石を固定した回転子に回転トルクが発生し、回転子を回転することができる。このモータは従来のモータと比べて、コイルエンドがなく、モータの小型化が図れるという特徴がある。特許文献２は１組のコイルを回転軸に垂直な単一平面上に配置した爪形磁極モータが記載されている。
【０００３】
一方、風量が多く、高圧力、低騒音の軸流ファンとして、２つの回転翼を有し、互いに回転方向が異なる二重反転ファンが優れている。
【０００４】
また、特許文献３に示すように、複数組の巻線で同数の回転子を駆動するモータが提案されている。さらに、特許文献４には、１組の巻線に複数の周波数の電流を流し、２つの回転子を駆動するモータも提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開2001-161054号公報
【特許文献２】特表2003-513599号公報
【特許文献３】特開平10-42600号公報
【特許文献４】特開平11-275826号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、回転翼が２つある場合、通常、２つのモータにより駆動する必要があり、ファンの筐体が大きくなる傾向にあった。そのため、この二重反転ファンは優れた特性を持っているにもかかわらず、薄型化を要求するファン装置には適用しづらいという問題点があった。
【０００７】
また、上述したように、複数の回転子を有するモータは提案されているが、いずれも、スロットティースを備えた固定子形状であり、巻線のコイルエンドがあるために、薄形化に限界があった。
【０００８】
いずれの場合も、高圧力で、低騒音のファンシステムを薄形化するには問題があり、それに適したモータはなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するに当って、以下のような対応を図るものである。
【００１０】
回転軸を中心として回転する第１及び第２の回転子と、前記回転軸を中心とする同一平面上に平面配置した複数のコイルを挿入する柱状コア部と爪形ティースを有する一対の固定子コアを、対向して形成する固定子とを備えたモータであって、前記爪形ティースは、前記固定子の内周側に配置した第１の爪形ティース群と、前記固定子の外周側に配置した第２の爪形ティース群からなり、前記第１の回転子は前記第１の爪形ティース群より駆動され、前記第２の回転子は前記第２の爪形ティース群より駆動される構成とする。上記の複数のコイルに所定の位相を有する交流電流を流す。このような状態のコイルのことを、以下、１組のコイルと称することとする。例えば、３つのコイルにそれぞれ120°の位相差を有する交流電流を流すことにより、通常、１つの回転磁界を発生することができることが知られている。
【００１１】
また、上記を別の構成として記載すると、回転軸を中心として回転する第１の回転子と、前記第１の回転子の外側に設けられ、前記回転軸を中心に回転する第２の回転子と、前記第１の回転子の外周側であり、前記第２の回転子の内周側に設けられる固定子とを有するモータにおいて、前記固定子を構成する固定子コアは、前記第１の回転子と隙間をもって対向して前記回転軸方向に延在する複数の磁極面を有する第１の爪形ティースと、前記第１の爪形ティースから外径方向に延在する環状の径方向継鉄部と、前記径方向継鉄部から前記回転軸方向に延在する複数の磁極面を有して前記第２の回転子と隙間をもって対向する磁極面を有する第２の爪形ティースとで形成され、前記固定子コアを一対相互に合わせ、複数のコイルを挟んで前記固定子を構成し、前記環状の径方向継鉄部は、前記コイルが配置される柱状の柱状コアを複数有し、前記複数の柱状コアに配置されるコイルにて発生した磁束が前記第１の爪形ティースから前記第１の回転子に至ることで前記第１の回転子を回転させ、前記複数の柱状コアのコイルにて発生した磁束が前記第２の爪形ティースから前記第２の回転子に至ることで前記第２の回転子を回転させるようにするものである。
【００１２】
上記の構成を採用することにより、１組のコイルに所定の位相差を有する交流電圧を印加すると、これらのコイルに交流電流が発生する。第１及び第２の爪形ティース群の配列、位相差関係を異なる構成にすることにより、第１の爪形ティース群で発生する回転磁界と、第２の爪形ティース群で発生する回転磁界を異なる方向、あるいは、異なるモータ速度に設計することができる。
【００１３】
上記構成によれば、１つの薄形モータで２つの回転子を同一回転方向あるいは反転方向に回転できるので、高性能の薄形ファンシステムとそれに適したモータを提供できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来よりも高性能のモータ、ファンシステムを提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に特徴的な２つの回転子を有する３相モータの実施例であり、このモータを構成する第１回転子１０、第２回転子２０、及び、固定子３０を分解した図である。回転軸に対して、第１回転子１０は固定子３０の外側を回転する構造であり、後述する第１ファンを駆動する第１回転部材１１、その内部に貼り付けて磁束を発生する円筒形の第１磁石１２から構成されている。同様に、第２回転子２０は第２回転部材２１、その外側に配置され磁束を発生する円筒形の第２磁石２２から構成され、固定子３０の内側で回転する構造であり、後述する第２ファンを駆動する。第１回転子１０、第２回転子２０は、いずれも、図１の直線Ａ−Ａ’を中心軸として回転する。また、この実施例では、第１磁石１２及び第２磁石２２の極数はいずれも１６極としている。
【００１７】
固定子３０は、大別して、モータに電流を流すコイル３２、コイル３２の電流により発生する磁束の磁路を形成する固定子コア３１、３３から構成される。固定子コア３３は第１回転子１０に対面する第１爪形ティースＵＮ１、ＶＮ１、ＷＮ１、第２回転子２０に対面する第２爪形ティースＵＮ２、ＶＮ２、ＷＮ２、及び、磁路の一部を形成する柱状コアＵ０３、Ｖ０３、Ｗ０３から構成される。固定子コア３１についても、固定子コア３３と同一形状であり、第１爪形ティースＵＰ１、ＶＰ１、ＷＰ１、第２爪形ティースＵＰ２、ＶＰ２、ＷＰ２、及び、柱状コアＵ０１、Ｖ０１、Ｗ０１から構成される。固定子コア３１、３３はそれぞれの爪形ティースを相互に挟み込むように対面させ、柱状コアＵ０１、Ｕ０３を取り囲む構造で、コイル３２Ｕを配置する。同様に、コイル３２Ｖ、３２Ｗについても、それぞれ、柱状コアＶ０１、Ｖ０３と柱状コアＷ０１、Ｗ０３を取り囲むように配置する。
【００１８】
図１の直線Ｂ−Ｂ’を中心軸としてこれらの部品を組立てると、固定子３０を形成する。図１の直線Ａ−Ａ’を中心軸として組立てた第１回転子１０、第２回転子２０に、直線Ｂ−Ｂ’を中心軸として組立てた固定子３０を挿入することにより、図２に示す２つの回転子１０、２０を有する３相モータを構成することができる。
【００１９】
このモータを装着したファン装置を図３に示す。ファンフレーム４１に固定されているモータ固定部材４２には、モータの固定子３０を取り付ける。第１回転子１０には、第１ファン４４が取り付けられており、第１回転子１０と一体になって回転する。第２ファン４５は第２回転子２０に接続され、第２回転子２０とともに回転する。第１ファン４４が時計方向に、第２ファン４５が反時計方向に回転するとき、空気等の流体は図３の上部から下部に流す構造になっている。ファン装置の下部には、流体の粉塵、塵埃等を除去するためのフィルタ４３を装着する構造になっている。この実施例で装着したモータは、コイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗに120°ずつ位相の異なる３相交流電流を流すと、第１回転子１０が時計方向に回転すると、第２回転子２０が同じ速度で反時計方向に回転する構成になっている。
【００２０】
本発明の実施例の特徴である図２のモータの原理、つまり、第１回転子１０が正転、第２回転子２０が逆転する原理になっていることを説明する。図４は図２のモータの正面と側面から見たときの断面図である。図４の正面断面図はモータの軸方向の中央部で切断したものであり、第１磁石１２、第２磁石２２の極数がいずれも１６になっていることを示している。また、第１回転子を駆動する第１爪形ティースの総数（以下、第１爪形ティース群という）、第２回転子を駆動する第２爪形ティースの総数（以下、第２爪形ティース群という）はいずれも１２となっている。なお、１相あたりの第１爪形ティース群、第２爪形ティース群の数は４である。ここで、図５に固定子コア３３の正面図を示す。各相の柱状コアと爪形ティース群との位置関係に着目すると、第１爪形ティース群が一定の位置関係になっているのに対して、第２爪形ティース群と柱状コアとの位置関係は各相により、その位置関係の違うことがわかる。この詳細を図６により説明する。図６は、横軸を回転角度として、第１回転子１０の第１磁石１２、第２回転子２０の第２磁石２２、固定子３０の第１爪形ティース群、第２爪形ティース群の配置関係を示したものである。
【００２１】
図６において、固定子の爪形ティースの配置について説明する。機械角−７．５°から１２０°の間には、コイル３２Ｕが配置され、Ｕ相電流を流すことにより、第１爪形ティースＵＰ１、ＵＮ１、第２爪形ティースＵＰ２、ＵＮ２に交番磁束が発生する。Ｕ相に関して、第１爪形ティースはＵＰ１、ＵＮ１、ＵＰ１、ＵＮ１の順に機械角で２２.５°毎に配置されている。同様に、第２爪形ティースはＵＮ２、ＵＰ２、ＵＮ２、ＵＰ２の順に機械角で２２.５°毎に配置されている。なお、図６において、ＵＰ１に対して、ＵＰ２は機械角１５°右にずれている。また、ＵＮ１に対して、ＵＮ２は機械角で３０°左に配置されている。
【００２２】
機械角１２０°から２４０°の間には、コイル３２Ｗが配置され、Ｗ相電流が流れることにより、同様に、第１爪形ティースＷＰ１、ＷＮ１、第２爪形ティースＷＰ２、ＷＮ２に交番磁束が発生する。Ｗ相の爪形ティースについては、第１爪形ティースはＷＰ１、ＷＮ１、ＷＰ１、ＷＮ１の順に、第２爪形ティースはＷＰ２、ＷＮ２、ＷＰ２、ＷＮ２の順に、それぞれ機械角で２２.５°毎に同一の配置になっている。
【００２３】
機械角２４０°から３５２．５°の間では、コイル３２Ｖに流すＶ相電流により、第１爪形ティースＶＰ１、ＶＮ１、第２爪形ティースＶＰ２、ＶＮ２に交番磁束が発生する。Ｖ相に関しても、第１爪形ティースはＶＰ１、ＶＮ１、ＶＰ１、ＶＮ１の順に、第２爪形ティースはＶＮ２、ＶＰ２、ＶＮ２、ＶＰ２の順に、それぞれ機械角で２２.５°毎に配置されている。また、ＶＰ１に対して、ＶＰ２は機械角３０°右にずれている。また、ＶＮ１に対して、ＶＮ２は機械角で１５°左に配置されている。
【００２４】
以上のような爪形ティースの機械的な配置をまとめると、第１爪形ティース群、第２爪形ティース群において、各相のティースそれぞれ機械角２２.５°のピッチで配置されている。第１爪形ティース群については、各相は機械角３０°の間隔を有している。また、第２爪形ティース群に関しては、Ｕ−Ｗ相間は機械角３７．５°、Ｗ−Ｖ相間は機械角３７.５°、Ｖ−Ｕ相間は機械角１５°の間隔を持っている。なお、図６において、破線で表示した爪形ティースＵＮ２、ＶＰ２はそれぞれ、図面の最左部にあるＵＮ２、最右部にあるＶＰ２の代わりに用いることができ、電気的な特性としては同じ性能を得ることができる。
【００２５】
次に、各相の第１爪形ティース群と第１回転子の関係について説明する。第１回転子１０の磁極の数は１６であり、機械角４５°が電気角３６０°に相当する。Ｕ相の第１爪形ティースＵＰ１と第１回転子１０の磁極Ｎ（Ｎ１の左端）の関係を０°と見なした場合、Ｖ相の第１爪形ティースＶＰ１に対して、電気角−１２０°の位置に磁極Ｎ（Ｎ１１の左端）がある。また、Ｗ相の第１爪形ティースＷＰ１に対して、電気角１２０°（−２４０°）の位置に磁極Ｎ（Ｎ５の左端）が配置されている。このようなコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２ＷにＵ、Ｖ、Ｗの相順で３相電流を流すと、回転磁界は時計方向になるので、第１回転子１０は時計方向に回転する。その回転速度は３相電流の周波数の１／８となる。
【００２６】
これに対して、各相の第２爪形ティース群と第２回転子の関係も、第２回転子２０の磁極の数は１６であり、機械角４５°が電気角３６０°に相当する。そのため、Ｕ相の第２爪形ティースＵＰ２と第２回転子２０の磁極Ｎ（Ｎ１８の左端）の関係は６０°（−３００°）と考えると、Ｖ相の第２爪形ティースＶＰ２に対して、電気角−１８０°の位置に磁極Ｎ（Ｎ２８の左端）がある。また、Ｗ相の第２爪形ティースＷＰ２に対して、電気角−６０°の位置に磁極Ｎ（Ｎ２２の左端）が配置されている。このようなコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２ＷにＵ、Ｖ、Ｗの相順で３相電流を流すと、第２回転子２０に面した表面には反時計方向に回転磁界が発生するので、第２回転子は反時計方向に回転する。第２回転子の回転速度は３相電流の周波数の１／８で、第１回転子と同一速度となる。なお、固定子コアは複雑な形状をしているので、珪素鋼板を打抜いて積み重ねることで構成するモータの製造方法には不向きである。そこで、本実施例の固定子コアは磁性粉末体を圧縮成型して製作する方法が適している。
【００２７】
従って、第１回転子１０と第２回転子２０はコイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗに流す電流の周波数に同期して運転するので、同一速度で、互いに異なる方向に回転するモータをこの実施例により構成することができる。さらに、このモータを図３のファンに適用することにより、偏平の２重反転ファンを実現できる。なお、図６に破線で示した爪形ティースＵＮ２、ＶＰ２を用いた場合にも実現できることを前述したが、軸受にかかる振動を低減するためには、実線で示した構成のモータのほうが優れている。
【００２８】
図７は図２、つまり、図４に示したモータとは異なる構成の２つの回転子を有するモータの実施例であり、正面および側面から見たモータの断面図である。この実施例の特徴は、２つの回転子が互いに異なる方向に回転し、しかも、その回転速度が異なる点である。このモータは、固定子が１対の同一形状の固定子コア３４、３６と、コイル３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗ、３５Ｒ、３５Ｓ、３５Ｔから構成されており、１対の固定子コア３４、３６には、外周部にある第１爪形ティース群、内周部にある第２爪形ティース群、柱状コア部により、磁束を通す磁路を形成している。図８に固定子コア３６の正面図を示す。図８において、第１爪形ティース群はＵＮ１、ＶＮ１、ＷＮ１、ＲＮ１、ＳＮ１、ＴＮ１、第２爪形ティース群はＵＮ２、ＶＮ２、ＷＮ２、ＲＮ２、ＳＮ２、ＴＮ２、柱状コア部はＵ０、Ｖ０、Ｗ０、Ｒ０、Ｓ０、Ｔ０である。コイル３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗ、３５Ｒ、３５Ｓ、３５Ｔをそれぞれ柱状コア部Ｕ０、Ｖ０、Ｗ０、Ｒ０、Ｓ０、Ｔ０を取り囲むように配置し、固定子コア３４のティースを固定子コア３６のティースに互いに補間する位置に対向することにより、図７の固定子を構成する。また、図７において、第１爪形ティース群の外周部には第１回転部材１１、極数２８極の第１磁石１３から構成される第１回転子１０を配置し、第１爪形ティース群の回転磁界により回転する。同様に、第２爪形ティース群の内周部には、第２回転部材２１、極数１４極の第２磁石２３から構成される第２回転子２０を配置し、第２爪形ティース群の磁界により駆動することができる。図８の固定子コア３６の外観図を図９に示す。この固定子コア３６の特徴は柱状コアが６個であること、１つの柱状コアあたりの第１ティースが２つ、第２ティースが１つであること、隣り合う第２ティースが、対応する柱状コアに対して、それぞれ互いに電気角１８０°（機械角２５．７１°）異なっていることの３点である。
【００２９】
次に、図１０を用いて、図７の回転子が互いに異なる方向に異なる速度で回転する原理を説明する。図１０は、図７のモータについて、横軸を回転角度として第１回転子１０の第１磁石１３、第２回転子２０の第２磁石２３、固定子３０の第１爪形ティース群、第２爪形ティース群の配置関係を示したものである。なお、固定子コア３４のティースについては説明していないが、固定子コア３６と同様に、ＵＰ１、ＶＰ１、ＷＰ１、ＲＰ１、ＳＰ１、ＴＰ１は第１爪形ティース群、ＵＰ２、ＶＰ２、ＷＰ２、ＲＰ２、ＳＰ２、ＴＰ２は第２爪形ティース群である。この実施例では、すべてのコイルは同一方向に巻くとともに、コイル３２Ｕ、３２ＲにはＵ相電流を、コイル３２Ｖ、３２ＳにはＶ相電流を、コイル３２Ｗ、３２ＴにはＷ相電流を流す。
【００３０】
第１爪形ティース群と第１回転子の関係について説明する。第１回転子の極数は２８極なので、１極あたりの機械角は１２.８６°（３６０°／２８）であり、電気角は当然のことながら１８０°である。また、爪形ティースのピッチは磁極と同じにしているので、機械角１２.８６°、電気角１８０°である。柱状コア間は電気角１２０°（機械角８．５７°）にしている。コイル３２Ｕ、３２Ｒには同じＵ相電流を流すので、第１爪形ティースＵＰ１、ＵＮ１、ＲＰ１、ＲＮ１はＵ相電流の大きさにより磁束を発生することになる。ここでは、これらのティースをＵ相の第１爪形ティースとよぶ。Ｕ相の第１爪形ティースＵＰ１と第１回転子１０の磁極Ｎ（Ｎ１の左端）の関係を電気角０°と見なした場合、当然のことながら、ＲＰ１についても、磁極Ｎ（Ｎ１５の左端）の関係は０°であり、第１回転子１０に対して同じ作用、つまり、トルクを発生することになる。これに対して、Ｖ相電流を流すＶ相の第１爪形ティースＶＰ１、ＳＰ１に対して、電気角−１２０°の位置に磁極Ｎ（Ｎ１９及びＮ５の左端）がある。また、Ｗ相の第１爪形ティースＷＰ１、ＴＰ１に対して、電気角１２０°の位置に磁極Ｎ（Ｎ１１及びＮ２５の左端）が配置されている。このため、コイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２Ｗ、３２Ｒ、３２Ｓ、３２Ｔに上述の３相電流を流すと、回転磁界は時計方向になるので、第１回転子１０は時計方向に駆動される。なお、回転速度は３相電流の周波数の１／１４となる。
【００３１】
第２爪形ティース群と第２回転子の関係について説明する。第２回転子２０の磁極の数は１４であり、第２爪形ティースの総数も１２と少ない。この場合、１極あたりの機械角は２５．７１°（３６０°／１４）、電気角１８０°であり、爪形ティースのピッチも同じである。柱状コアの間隔については、第１爪形ティースと同じ機械角８．５７°としているが、第２回転子の極数が１４と第１回転子の１／２であるため、電気角では６０°となる。Ｕ相の第２爪形ティースＵＰ２と第２回転子２０の磁極Ｎ（Ｎ２９の左端）の関係を０°と考えると、Ｕ相の第２爪形ティースＲＰ２と第２回転子２０の磁極Ｎ（Ｎ３７の左端）も０°である。Ｖ相の第２爪形ティースＶＰ２、ＳＰ２に対して、電気角１２０°の位置に磁極Ｎ（Ｎ３９及びＮ３３の左端）がある。また、Ｗ相の第２爪形ティースＷＰ２、ＴＰ２に対して、電気角−１２０°の位置に磁極Ｎ（Ｎ３３及びＮ４１の左端）が配置されている。上述したように、コイル３２Ｕ、３２ＲにＵ相電流を、コイル３２Ｖ、３２ＳはＶ相電流を、コイル３２Ｗ、３２ＴはＷ相電流を、Ｕ、Ｖ、Ｗの相順で３相電流を流すと、第２回転子１０に面した表面には反時計方向に回転磁界が発生するので、第２回転子は反時計方向に回転する。
【００３２】
本実施例を用いれば、２つの回転子を互いに異なる方向に、第２回転子２０の速度を第１回転子１０の速度の２倍で回転することができる特徴がある。これにより、異なる風速で回転可能とする２重回転ファンを薄形モータで実現することができる。なお、ファン装置に装着して所定方向に流体を流す場合には、ファン装置の羽根の方向とモータの回転子の回転方向を考慮することは言うまでもない。また、６つの柱状コアを用いることにより、回転に伴う振動をより低減することができるので、本実施例は静かさを要求するファン装置に適している。
【００３３】
図１１は、図３のファン装置と比較してさらに薄形化を図った実施例である。モータ固定部材４２に取り付けられたモータの固定子３０の内側に配置された回転子２０の内径を大きくする構造とすることにより、第２ファン４７をモータの内部に内蔵している。また、固定子３０の外周側に配置した第１回転子１０の同一平面上に、第１ファン４６が取り付けられており、第１回転子１０と一体になって回転する。図１１の実施例に適用するモータの例としては、図１２に示す構成のものが考えられる。図１２において、第１回転子１０の第１磁石１４の極数は１４極、第２回転子２０の第２磁石２４の極数は８極としている。また、固定子コア３７、３８において、第１爪形ティース群、第２爪形ティース群のティース総数はそれぞれ１２、６にしている。ここで、図１３に固定子コア３８の外観図を示す。このような構造の固定子に対して、コイル３２Ｕ、３２Ｖ、３２ＷにＵ、Ｖ、Ｗの相順で３相電流を流すと、図６、図１０で説明した原理と同様に、第１回転子１０は反時計方向に回転する。その回転周波数は３相電流の周波数の１／７となる。また、第２回転子２０についても、反時計方向に、回転速度は３相電流の周波数の１／４で回転する。
【００３４】
この実施例を用いれば、羽根をモータと同一平面に配置できるので、より偏平の構造でファン装置を実現できる利点がある。また、この実施例では、２つの回転子を１組のコイルで、同一方向に異なる回転速度で回転することができるので、より適切な薄形モータのシステムに適用できる。
【００３５】
図１４は図１から図１３までの実施例と異なる他の実施例であり、回転速度と回転方向が異なるモータである。図１４の第１回転子１０は図４の第１回転子１０と同じ構造で、１６極の磁石を用いている。また、図１４の第２回転子２０は図７の第２回転子と同じ極数１４極としている。図１４の固定子コア３１０を図１５に示す。柱状コアは３つで、図１（図４）と同じである。第１爪形ティース群、第２爪形ティース群のティース総数は、いずれも１２である。従って、図１４における第１回転子１０と第１爪形ティース群の関係は図４の第１回転子と第１爪形ティースの場合と同じであり、第１の回転子１０は回転速度が３相電流の周波数の１／８で、時計方向に回転する。これに対して、図１４の第２回転子２０（内転形）と第２爪形ティース群との関係は図１２の第１回転子１０（外転形）と第１爪形ティース群との関係と同じであり、図１４の第２回転子２０は反時計方向に、回転速度が３相電流の周波数の１／７に同期して回転する。
【００３６】
本実施例を用いることにより、２つの回転子がわずかに異なる速度で、互いに異なる方向に回転するモータを構成できる。このモータを用いて、高性能の２重反転ファンに適用することもできる。いずれの実施例でも、１組のコイルに１つの周波数の電流を流すことにより、２つの回転子を異なる方向、あるいは、異なる回転速度で回転するモータを構成できるので、小型で薄形の高性能なシステムを実現できる利点がある。
【００３７】
以上が、３相モータ及びファン装置に適用した実施例であるが、２相モータや多相モータに適用できることはいうまでもない。実施例で説明した原理を用いて、実施例と異なる組合せでモータを実現できることは明らかである。また、極数、ティース数、柱状コアの数についても、本実施例で限定するものではなく、本発明に基づく構成は、広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に特徴的な２つの回転子を有する３相モータの分解図
【図２】図１のモータを用いたファン装置の断面図
【図３】図１の固定子を組立てたときの外観図
【図４】図１のモータの正面と側面から見た断面図
【図５】図３の固定子を構成する固定子コアの正面図
【図６】図１のモータの動作原理を示す回転子と固定子の展開図
【図７】本発明の実施例に特徴的な第１回転子と第２回転子が異なる方向に異なる速度で回転するモータの正面と側面から見たときの断面図
【図８】図７のモータの固定子を構成する固定子コアの正面図
【図９】図８の固定子コアの外観図
【図１０】図８のモータの動作原理を示す回転子と固定子の展開図
【図１１】本発明の実施例に特徴的な本体の厚さをより薄形化した構造のファン装置
【図１２】図１１のファン装置に適用したモータの正面と側面から見たときの断面図
【図１３】図１２のモータを構成する固定子コアの外観図
【図１４】図１、図６、図８と異なる他の実施例で、第１回転子と第２回転子が異なる方向に、異なる速度で回転するモータを説明する図
【図１５】図１４の固定子コアの外観図
【符号の説明】
【００３９】
１０：第１回転子          １１：第１回転部材
１２、１３、１４：第１磁石
２０：第２回転子          ２１：第２回転部材
２２、２３、２４：第２磁石
３０：固定子              
３１、３３、３４、３６、３７、３８、３９、３１０：固定子コア
３２、３５：コイル
４１ファンフレーム        ４２：モータ固定部材        ４３フィルタ
４４、４６：第１ファン    ４５、４７：第２ファン
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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