(57)【要約】      （修正有）【課題】コギングトルクを低滅し、始動信頼性を改善できる単相永久磁石モータを提供する。【解決手段】単相永久磁石モータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを含む。固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻回された巻線とを含む。回転子５０は、回転子鉄心５３と、複数の永久磁石極５５とを含む。固定子鉄心３０は、少なくとも１つの第１の固定子鉄心ラミネーション３１０と、第１の固定子鉄心ラミネーションに積み重ねられた少なくとも１つの第２の固定子鉄心ラミネーション３２０とを含む。第１の固定子鉄心ラミネーションと第２の固定子鉄心ラミネーションの内部構造は、異なる。この構造は、モータの振動及び雑音を低減し、潜在的な始動死点を回避し、モータ始動信頼性を改善する。【選択図】図３
0003207654.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心と、前記固定子鉄心に巻回された巻線とを備えた固定子であって、前記固定子鉄心が、
少なくとも１つの第１の固定子鉄心ラミネーションと、
前記第１の固定子鉄心ラミネーションに積み重ねられた少なくとも１つの第２の固定子鉄心ラミネーションと、
を備え、前記第１の固定子鉄心ラミネーションと第２の固定子鉄心ラミネーションとの内部構造が異なる、固定子と、
前記固定子に対して回転可能な回転子であって、回転子鉄心と、複数の永久磁石極とを備える、回転子と、
を備えることを特徴とする、単相永久磁石モータ。
【請求項２】
前記固定子鉄心が、少なくとも一群の第１の固定子鉄心ラミネーション及び少なくとも一群の第２の固定子鉄心ラミネーションを含み、第１の固定子鉄心ラミネーションの各群は、少なくとも１つの前記第１の固定子鉄心ラミネーションを含み、第２の固定子鉄心ラミネーションの各群は、少なくとも１つの前記第２の固定子鉄心ラミネーションを含み、前記第１の固定子鉄心ラミネーションの少なくとも１つの群と、前記第２の固定子鉄心ラミネーション少なくとも１つの群とが、前記モータの軸線方向に沿って交互に積み重ねられることを特徴とする、請求項１に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項３】
前記第１の固定子鉄心ラミネーションが、第１の外部リング部分と、第１の内部リング部分と、前記第１の内部リング部分と前記第１の外部リング部分との間に接続された複数の第１の巻付け部分とを含むことを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項４】
前記第２の固定子鉄心ラミネーションが、第２の外部リング部分と、前記第２の外部リング部分から内方に延びる複数の第２の巻付け部分と、各第２の巻付け部分の遠位端から前記第２の巻付け部分の２つの円周方向側部へ延びる磁極片とを含み、各２つの隣接する磁極片の間にスロット開口部が定められ、前記第１の外部リング部分と前記第２の外部リング部分とが、前記モータの軸線方向に沿って積み重ねられ、前記第１の巻付け部分と前記第２の巻付け部分とが、前記モータの前記軸線方向に沿って積み重ねられ、前記第１の内部リング部分と前記第２の固定子鉄心ラミネーションの前記磁極片とが、前記モータの前記軸線方向に沿って積み重ねられることを特徴とする、請求項３に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項５】
１つの対応する第２の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分は、前記対応する第２の巻付け部分の前記中心線に関して非対称であり、前記対応する第２の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分が異なる長さを有する、又は、前記対応する第２の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分の内面が前記回転子の中心から異なる距離で離間配置されることを特徴とする、請求項４に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項６】
前記第１の内部リング部分の内部円周方向面及び前記磁極片の内部円周方向面が、同じ円筒面上に位置することを特徴とする、請求項４〜請求項５のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項７】
各２つの隣接する第１の巻付け部分の間の前記第１の内部リング部分内に定められた位置決めスロットをさらに含み、前記位置決めスロットは、前記モータの軸線方向に沿って連続的又は断続的に延びており、各位置決めスロットは、前記２つの隣接する第１の巻付け部分から異なる距離で離間配置されることを特徴とする、請求項３〜請求項６のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項８】
磁気ブリッジが、各２つの隣接する第１の巻付け部分の間の前記第１の内部リング部分のセグメント内に定められ、前記第１の内部リング部分が、前記磁気ブリッジにおいて、前記位置決めスロットにおける磁気抵抗よりも大きい磁気抵抗を有することを特徴とする、請求項７に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項９】
前記第１の巻付け部分及び前記第１の外部リング部分が、別個に形成されることを特徴とする、請求項３〜請求項８のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１０】
磁気ブリッジが、各２つの隣接する第１の巻付け部分の間の前記第１の内部リング部分の中間部分上に形成されることを特徴とする、請求項３〜請求項７及び請求項９のいずれかに記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１１】
前記第１の内部リング部分が、各磁気ブリッジの外面内に少なくとも１つの溝を定め、又は各磁気ブリッジの内面と外面との間に少なくとも１つの穴を定め、前記溝又は穴は、前記モータの軸線方向に延び、前記磁気ブリッジは、前記磁気ブリッジの中間部分において最大磁気抵抗を有することを特徴とする、請求項１０に記載の単相永久磁石モータ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、単相永久磁石モータに関し、特に積層された固定子鉄心を有する単相永久磁石モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の単相永久磁石モータにおいて、固定子鉄心は、一体構造として設けられ、すなわち外部リング及び固定子鉄心の歯部は同時に一体構造に形成される。巻線の巻回しを容易にするために、各２つの隣接する歯部の磁極片の間に大きいスロット開口部が形成される。このように構成された単相永久磁石モータにおいて、大きいスロット開口部の存在が、過度に大きいコギングトルクをモータに発生させる場合がある。コギングトルクは、モータに振動及び雑音を発生させる場合がある。さらに、大きいスロット開口部の制限に起因して、モータは、小さい始動角度、及び乏しい始動信頼性を有することになる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、改善された始動信頼性を有する新規な単相永久磁石モータが所望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案は、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子とを含む単相永久磁石モータを提供する。固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻回された巻線とを含む。固定子鉄心は、少なくとも１つの第１の固定子鉄心ラミネーションと、第１の固定子鉄心ラミネーションに積み重ねられた少なくとも１つの第２の固定子鉄心ラミネーションと、を含む。第１の固定子鉄心ラミネーションと第２の固定子鉄心ラミネーションの内部構造は、異なる。回転子は、回転子鉄心と、複数の永久磁石極とを含む。
【０００５】
好ましくは、少なくとも１つの第１の固定子鉄心ラミネーションと、少なくとも１つの第２の固定子鉄心ラミネーションとが、モータの軸線方向に沿って交互に積み重ねられる。
【０００６】
好ましくは、固定子鉄心は、少なくとも一群の第１の固定子鉄心ラミネーション及び少なくとも一群の第２の固定子鉄心ラミネーションを含み、第１の固定子鉄心ラミネーションの各群は、少なくとも１つの第１の固定子鉄心ラミネーションを含み、第２の固定子鉄心ラミネーションの各群は、少なくとも１つの第２の固定子鉄心ラミネーションを含み、第１の固定子鉄心ラミネーションの少なくとも１つの群と、第２の固定子鉄心ラミネーション少なくとも１つの群とが、モータの軸線方向に沿って交互に積み重ねられる。
【０００７】
好ましくは、第１の固定子鉄心ラミネーションは、第１の外部リング部分と、第１の内部リング部分と、第１の内部リング部分と第１の外部リング部分との間に接続された複数の第１の巻付け部分とを含む。
【０００８】
好ましくは、第２の固定子鉄心ラミネーションは、第２の外部リング部分と、第２の外部リング部分から内方に延びる複数の第２の巻付け部分と、各第２の巻付け部分の遠位端から第２の巻付け部分の２つの円周方向側部へ延びる磁極片とを含み、各２つの隣接する磁極片の間にスロット開口部が定められ、第１の外部リング部分と第２の外部リング部分とが、モータの軸線方向に沿って積み重ねられ、第１の巻付け部分と第２の巻付け部分とが、モータの前記軸線方向に沿って積み重ねられ、第１の内部リング部分と第２の固定子鉄心ラミネーションの磁極片とが、モータの前記軸線方向に沿って積み重ねられる。
【０００９】
好ましくは、１つの対応する第２の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分は、対応する第２の巻付け部分の中心線に関して非対称である。
【００１０】
好ましくは、対応する第２の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分は、異なる長さを有し、又は、対応する第２の巻付け部分の中心線の両側の各磁極片の部分の内面は、回転子の中心から異なる距離で離間配置される。
【００１１】
好ましくは、永久磁石極が、回転子鉄心の外部円筒面上に配置され、永久磁石極の外部円周方向面及び第１の内部リング部分の内部円周方向面は、それぞれ２つの同心円筒面上に位置する。
【００１２】
好ましくは、永久磁石極は、回転子鉄心の外部円筒面上に配置され、永久磁石極の外部円周方向面は、回転子の中心から、外部円周方向面の円周方向中心から２つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する距離で離間配置される。
【００１３】
好ましくは、単相永久磁石モータは、各２つの隣接する第１の巻付け部分の間の第１の内部リング部分内に定められた位置決めスロットをさらに含み、位置決めスロットは、モータの軸線方向に沿って連続的又は断続的に延びており、各位置決めスロットは、２つの隣接する第１の巻付け部分から異なる距離で離間配置される。
【００１４】
好ましくは、位置決めスロットの数は、回転子の永久磁石極の数と等しいか又はその整数倍である。
【００１５】
好ましくは、位置決めスロットは、第１の内部リング部分の外部円周方向面と内部円周方向面との間に位置する。
【００１６】
好ましくは、位置決めスロットは、第１の内部リング部分の内部円周方向面の外に露出される。
【００１７】
好ましくは、磁気ブリッジが、各２つの隣接する第１の巻付け部分の間の第１の内部リング部分のセグメント内に定められ、第１の内部リング部分は、磁気ブリッジにおいて、位置決めスロットにおける磁気抵抗よりも大きい磁気抵抗を有する。
【００１８】
好ましくは、第１の内部リング部分の内部円周方向面及び磁極片の内部円周方向面は、同じ円筒面上に位置する。
【００１９】
好ましくは、第１の巻付け部分及び第１の外部リング部分は、別個に形成される。
【００２０】
好ましくは、磁気ブリッジが、各２つの隣接する第１の巻付け部分の間の第１の内部リング部分のセグメント上に形成される。
【００２１】
好ましくは、各磁気ブリッジは、対応する２つの隣接する第１の巻付け部分の間の中間部分に位置する。
【００２２】
好ましくは、第１の内部リング部分は、各磁気ブリッジの外面内に少なくとも１つの溝を定め、又は各磁気ブリッジの内面と外面との間に少なくとも１つの穴を定め、溝又は穴は、モータの軸線方向に延びる。
【００２３】
好ましくは、第１の内部リング部分は、複数の溝又は穴を各磁気ブリッジ内に定め、磁気ブリッジは、磁気ブリッジの中間部分において最大磁気抵抗を有する。
【００２４】
本考案の実施形態の単相永久磁石モータは、異なる構造を有する第１の固定子鉄心ラミネーションと第２の固定子鉄心ラミネーションとを積み重ねることにより形成される固定子鉄心を含む。これは、大きいスロット開口部を有する固定子鉄心ラミネーションのみを用いる従来のモータにおいて発生する振動及び雑音を低減し、そのことが、モータのコギングトルクを低減し、モータ始動の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本考案の第１の実施形態による単相永久磁石モータを示す。
【図２】外部ハウジングを除去した、図１の単相永久磁石モータを示す。
【図３】外部ハウジング、固定子巻線、及び回転軸を除去した、図１の単相永久磁石モータを示す。
【図４】図３の単相永久磁石モータの第１の固定子鉄心ラミネーションを示す。
【図５】図３の単相永久磁石モータの第２の固定子鉄心ラミネーションを示す。
【図６】図３の単相永久磁石モータの回転子鉄心及び永久磁石部材を示す。
【図７】本考案の第２の実施形態による第１の固定子鉄心ラミネーションを示す。
【図８】本考案の第２の実施形態による回転子鉄心及び永久磁石部材を示す。
【図９】本考案の第３の実施形態による第１の固定子鉄心ラミネーションを示す。
【図１０】本考案の第３の実施形態による第２の固定子鉄心ラミネーションを示す。
【図１１】本考案の第３の実施形態による回転子鉄心及び永久磁石部材を示す。
【図１２】本考案の第４の実施形態による第１の固定子鉄心ラミネーションを示す。
【図１３】本考案の第４の実施形態による第２の固定子鉄心ラミネーション、回転子鉄心及び永久磁石部材を示す。
【図１４】本考案の第５の実施形態による第１の固定子鉄心ラミネーションを示す。
【図１５】本考案の第５の実施形態による第２の固定子鉄心ラミネーションを示す。
【考案を実施するための形態】
【００２６】
図面は縮尺通りには描かれていないこと、及び、類似の構造又は機能の要素は一般に例証の目的で図面全体にわたり同様の参照符号で表されることに留意されたい。図面は好ましい実施形態の説明を容易にすることのみを意図したものであることもまた留意されたい。図面は、説明される実施形態のあらゆる態様を示しているわけではなく、本開示の範囲を限定しない。
【００２７】
第１の実施形態
図１乃至図５を参照すると、本考案の第１の実施形態による単相永久磁石モータ１０は、固定子２０と、固定子に対して回転可能な回転子５０とを含む。
【００２８】
固定子２０は、１つの開放端を有する円筒形外部ハウジング２１と、外部ハウジング２１の開放端に取り付けられたエンドキャップ２３と、外部ハウジング２１内に取り付けられた固定子鉄心３０と、固定子鉄心３０に取り付けられた絶縁ブラケット３８と、固定子鉄心に巻回されて絶縁ブラケット３８により支持された巻線３９とを含む。固定子鉄心３０は、複数の第１の固定子鉄心ラミネーション３１０と、複数の第２の固定子鉄心ラミネーション３２０とを積み重ねることにより形成される。各第１の固定子鉄心ラミネーション３１０は、第１の外部リング部分３１１と、第１の内部リング部分３１５と、第１の内部リング部分と外部リング部分との間に接続された複数の第１の巻付け部分３１３とを含む。第２の固定子鉄心ラミネーション３２０は、第２の外部リング部分３２１と、第２の外部リング部分３２１から内方に延びる複数の第２の巻付け部分３２３と、各第２の巻付け部分３２３の遠位端から２つの円周方向側部に延びる磁極片３２５とを含み、各２つの隣接する磁極片３２５の間にスロット開口部３２７が定められる。第１の外部リング部分３１１と第２の外部リング部分３２１とが、モータ１０の軸線方向に沿って積み重ねられ、第１の巻付け部分３１３と第２の巻付け部分３２３とが、モータの軸線方向に沿って積み重ねられ、第１の内部リング部分３１５と、対応する磁極片３２５とが、モータの軸線方向に沿って積み重ねられる。１つの特定の実施形態において、第１の固定子鉄心ラミネーション３１０及び第２の固定子鉄心ラミネーション３２０は、所定のパターンで交互に積み重ねられる。本考案は、第１の固定子鉄心ラミネーション３１０及び第２の固定子鉄心ラミネーション３２０の数を特定の値に限定することを意図せず、第１及び第２の固定子鉄心ラミネーション３１０及び３２０が交互に配置されるパターンもまた、実際の要件に応じて様々に変えることができる。例えば、各第１の固定子鉄心ラミネーション３１０は、１つ又は２つの第２の固定子鉄心ラミネーション３２０と交互に配置され、又は代替的に、２つの第１の固定子鉄心ラミネーション３１０の各群が、２つ又は３つの第２の固定子鉄心ラミネーション３２０の各群と交互に配置される。図３に示す実施形態において、各第１の固定子鉄心ラミネーション３１０は、各第２の固定子鉄心ラミネーション３２０と交互に配置される。これは、固定子鉄心ラミネーションの数を３層に限定することを意図したものではないことを理解されたい。
【００２９】
巻線３９は、モータの軸線方向に沿って積み重ねられた第１の巻付け部分３１３及び第２の巻付け部分３２３に巻回され、絶縁ブラケット３８により固定子鉄心３０から隔てられる。回転子５０は、モータの軸線方向に沿って積み重ねられた第１の内部リング部分３１５及び磁極片３２５の内部に収容される。積み重ねられた第１の内部リング部分３１５及び磁極片３２５と、回転子５０とが、回転子５０が固定子２０に対して回転することを可能にするためのエアギャップ４１の境界を定める。
【００３０】
回転子５０は、回転軸５１と、回転子鉄心５３と、複数の永久磁石極５５とを含む。回転軸５１は、回転子鉄心５３の中心を貫通するとともに回転子鉄心５３に固定されている。回転軸５１の一端は、軸受２４を貫通して固定子２０のエンドキャップ２３に取り付けられ、回転軸５１の他端は、別の軸受を貫通して固定子２０の円筒形外部ハウジング２１の底部に取り付けられており、その結果、回転子５０が固定子２０に対して回転できるようになっている。
【００３１】
図６を参照すると、永久磁石極５５は、複数の永久磁石部材５６、例えば４つの永久磁石部材５６により形成される。回転子鉄心５３の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝５４を定める。各溝５４は、２つの隣接する永久磁石部材５６の接合部に配置され、磁気漏れを低減する。永久磁石部材５６は、回転子鉄心５３の外部円周方向面に取り付けられる。永久磁石部材５６の外部円周方向面及び第１の内部リング部分３１５の内部円周方向面は、それぞれ２つの同心円筒面上に位置し、第１の内部リング部分の内部円周方向面及び磁極片３２５の内部円周方向面は、同じ円筒面上に位置し、その結果、固定子２０と回転子５０との間に一様なエアギャップが定められるようになっている。本開示で用いられる「リング」という用語は、円周方向に沿って連続的に延びることにより形成される閉構造、例えば円形リング、正方形リング、矩形リングなどを指す。
【００３２】
本実施形態において、各２つの隣接する第１の巻付け部分３１３の間の第１の内部リング部分３１５のセグメントは、磁気ブリッジ３１６を伴って形成される。磁気ブリッジ３１６は、磁気ブリッジ３１６の両側の他の部分よりも大きい磁気抵抗を有する。好ましくは、磁気ブリッジ３１６は、対応する２つの隣接する第１の巻付け部分３１３の間の中央部分に位置する。代替的に、磁気ブリッジ３１６は、２つの隣接する第１の巻付け部分３１３の間の中央位置から偏位することができる。詳細には、溝３１７が、各磁気ブリッジ３１６に対応する領域において第１の内部リング部分３１５の外部円周方向面内に定められる。１つ又はそれ以上の溝３１７、例えば３つの溝３１７が存在することができる。各磁気ブリッジ３１６が複数の溝３１７を有する場合、第１の巻付け部分３１３から遠い溝３１７ほど、より大きなサイズを有することができ、したがってより大きな磁気抵抗を有することができる。すなわち、第１の巻付け部分３１３に近い溝３１７ほど、より小さいサイズ（特に半径方向深さ）を有し、磁気ブリッジ３１６の磁気抵抗がより小さくなる。第１の巻付け部分３１３から遠い溝３１７ほど、より大きいサイズ（特に半径方向深さ）を有し、磁気ブリッジ３１６の磁気抵抗がより大きくなる。好ましくは、磁気ブリッジ３１６は、中央部分において最大磁気抵抗を有する。
【００３３】
第１の固定子鉄心ラミネーション３１０及び第２の固定子鉄心ラミネーション３２０は、磁気伝導性軟磁性材料で作られる。例えば、第１の固定子鉄心ラミネーション３１０及び第２の固定子鉄心ラミネーション３２０は、モータの軸線方向に沿って磁性ラミネーション（この分野ではケイ素鋼ラミネーションが通常用いられている）を積み重ねることにより形成される。好ましくは、第１の固定子鉄心ラミネーション３１０において、第１の巻付け部分３１３は、モータの円周方向に沿って均等に離間配置される。各第１の巻付け部分３１３は、第１の内部リング部分３１５から第１の外部リング部分３１１へ、実質的に半径方向に延びる。
【００３４】
さらに、図４を参照すると、各２つの隣接する第１の巻付け部分３１３（第１の巻付け部分３１３と半径方向に揃った第１の内部リング部分３１５の部分を含む）の間の第１の内部リング部分３１５は、位置決めスロット３１８を定める。各位置決めスロット３１８は、２つの隣接する第１の巻付け部分３１３から異なる距離で離間配置され、２つの隣接する第１の巻付け部分のうちの一方により近い。位置決めスロット３１８の数は、固定子の極の数及びリング形永久磁石極の数と同数であり、又は位置決めスロット３１８の数は、回転子の永久磁石極の数の整数倍である。本実施形態において、位置決めスロット３１８の数は、４である。本実施形態において、固定子巻線は、集中巻きであり、従って、巻付け部分の数は、固定子の極の数と同数である。代替的な実施形態において、固定子巻付け部分の数は、固定子極の数の整数倍、例えば２倍、３倍など、とすることができる。この実施形態において、位置決めスロット３１８は、モータの軸線方向に沿って離間配置され、かつ第１の内部リング部分３１５の内部円周方向面内に配置される。代替的な実施形態において、位置決めスロット３１８は、モータの軸線方向に沿って連続的に延びる。
【００３５】
好ましくは、位置決めスロットが第１の固定子鉄心ラミネーションの第１の内部リング部分内に形成される場合、第２の固定子鉄心ラミネーションは、対称構造を有するように構成される。図５に示すように、第２の巻付け部分３２３の中心線の両側の、第２の固定子鉄心ラミネーション３２０の磁極片３２５の部分は、第２の巻付け部分３２３の中心線に関して対称であり、磁極片３２５の内面及び第１の内部リング部分３１５の内面は、同じ円筒面上に位置する。
【００３６】
モータ１０が通電していないとき、すなわち初期位置にあるとき、位置決めスロットに起因して、回転子磁石極５５の極軸は、固定子巻付け部分の中心線、すなわち固定子極軸から偏位し、その結果、回転子５０が死点から偏位するようになっている。回転子磁石極５５の極軸と固定子極軸との間に形成される角度は、始動角度と呼ばれる。この実施形態において、始動角度は、電気角４５度より大きく、かつ電気角１３５度より小さい。モータ１０の固定子巻線３９に一方向で電流が供給されると、回転子５０は、一方向に沿って始動することができる。モータ１０の巻線３９に反対方向の電流が供給されると、回転子５０は、反対方向に沿って始動することができる。始動角度が電気角９０度に等しいとき、回転子５０は、両方向に容易に始動することができ、すなわちこれが双方向始動を達成する最も容易な角度であることを理解されたい。始動角度が電気角９０度から偏位しているとき、回転子は、一方向に、反対方向よりも容易に始動する。多数の実験から、始動角度が電気角４５度から１３５度までの範囲内にあるとき、回転子５０の始動は両方向で良好な信頼性を有することが見いだされた。
【００３７】
第２の実施形態
図７を参照すると、第１の実施形態とは異なり、溝３１７が、各磁気ブリッジ３１６に対応する領域において第１の内部リング部分３１３の外部円周方向面内に定められる。溝３１７の数は、１つだけである。溝３１７は、円弧形又は正方形などの任意の形態とすることができる。さらに、位置決めスロット３１８は、第１の内部リング部分３１５の外部円周方向面と内部円周方向面との間に位置し、見えない位置決めスロットである。好ましくは、位置決めスロット３１８は、第１の内部リング部分３１５の内部円周方向面により近い。位置決めスロット３１８は、モータの軸線方向に沿って離間配置され、又は連続的に延びることができる。
【００３８】
図８を参照すると、本実施形態において、回転子６０は、回転子鉄心６３と、回転子６０の円周方向に沿って配置されたリング形永久磁石極６５を含む。リング形永久磁石極６５の外部円周方向面は、第１の内部リング部分３１５の内部円周方向面と同心であり、その結果、それらの間に一様なエアギャップ４１が形成されるようになっている。詳細には、第１の内部リング部分３１５の内面は、軸線方向平面内で回転子６０の中心を中心とする円上に位置する。リング形永久磁石極６５の外面は、円筒形であり、回転子６０の中心を中心とする円上に位置する。すなわち、第１の内部リング部分３１５の内部円周方向面は、永久磁石極６５の外部円周方向面と同心であり、その結果、第１の内部リング部分３１５の内部円周方向面と永久磁石極６５の外部円周方向面との間に一様なエアギャップが形成されるようになっている。
【００３９】
リング形永久磁石極６５は、回転子鉄心６３の外部円周方向面に取り付けられたリング形の単一の永久磁石部材６６により形成することができる。回転子鉄心６３の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝６４を定める。各溝６４は、２つの永久磁石極の接合部に位置して、磁気漏れを低減する。リング形永久磁石極６５は、複数の円弧形永久磁石部材により形成することもできることを理解されたい。本実施形態の回転子６０は、第１の実施形態の固定子２０との組合せで用いることもでき、本実施形態の固定子もまた、第１の実施形態の回転子５０との組合せで用いることもできることを理解されたい。
【００４０】
好ましくは、位置決めスロット３１８は、第１の固定子鉄心ラミネーション３１０の第１の内部リング部分３１５内に形成され、第２の固定子鉄心ラミネーション３２０は、対称構造を有するように構成される。詳細には、対応する第２の巻付け部分の中心線の両側の各磁極辺の部分は、第２の巻付け部分の中心線に関して対称である。
【００４１】
第３の実施形態
図９及び図１０を参照すると、第１の実施形態又は第２の実施形態とは異なり、この実施形態の固定子鉄心は、固定子巻線３９の巻回し効率を高めるために、分割型構造体である。詳細には、第１の巻付け部分３１３及び第１の外部リング部分３１１は、別個に形成され、次いで一緒に組み立てられる。本実施形態において、第１の巻付け部分３１３及び第１の内部リング部分３１５は一体構造体として一体に形成され、この一体構造体は、第１の外部リング部分３１１から分離している。同様に、第２の巻付け部分３２３及び第２の外部リング部分３２１は、別個に形成され、次いで一緒に組み立てられる。本実施形態において、各第２の巻付け部分３２３及び対応する磁極片３２５は、一体構造体として一体に形成され、この一体構造体は、第２の外部リング部分３２１から分離している。組み立て時、第１の巻付け部分３１３及び第２の巻付け部分３２３が、互いに積み重ねられる。次いで絶縁ブラケットが取り付けられ、巻線が巻回される。第１の外部リング部分３１１及び第２の外部リング部分３２１は、積み重ねられて円筒を形成する。巻線を巻回した後、第１の巻付け部分３１３及び第２の巻付け部分３２３の組合せが、第１の外部リング部分３１１と第２の外部リング部分３２１との積み重ねにより形成された円筒の内部に取り付けられ、このようにして巻線を有する固定子鉄心が実現する。
【００４２】
さらに、この実施形態において、図１１を参照すると、回転子７０は、回転子７０の円周方向に沿って配置された複数の永久磁石極７５を含む。各永久磁石極７５の外面は、円弧形である。永久磁石極７５の外部円周方向面は、回転子７０の中心から、外部円周方向面の円周方向中心から２つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する距離で離間配置され、その結果、永久磁石極７５と第１の内部リング部分３１５とが、それらの間に対称非一様エアギャップを形成するようになっている。好ましくは、対称非一様エアギャップは、その最小厚さの１．５倍を上回る最大厚さを有する。
【００４３】
各永久磁石極７５は、単一の永久磁石部材７６で形成され、又は代替的に、複数の永久磁石部材を接合することにより形成することができる。回転子７０は、回転子鉄心７３をさらに含む。永久磁石部材７６は、回転子鉄心７３の外部円周方向面に取り付けられる。回転子鉄心７３の外部円周方向面は、軸線方向に延びる複数の溝７４を定める。各溝７４は、２つの隣接する永久磁石極７５の接合部に位置して、磁気漏れを低減する。永久磁石極７５と第１の内部リング部分３１５の内部円周方向面との間に対称非一様エアギャップを形成するために、永久磁石部材７６の外部円周方向面は、回転子７０の中心から、永久磁石部材７６の外部円周方向面の円周方向中心から２つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する距離で、離間配置される。詳細には、回転子鉄心７３の外部円周方向面及び第１の内部リング部分３１５の内部円周方向面は、軸線方向平面内で同心円であり、永久磁石部材７６の厚さは、その円周方向中心から２つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する。代替的に、永久磁石部材７６の厚さは均一であり、回転子鉄心７３の外部円周方向面が、回転子７０の中心から、円周方向中心から２つの円周方向端部へ向かって徐々に減少する距離で離間配置され、その結果、永久磁石部材７６の外部円周方向面と回転子中心との距離が、円周方向中心から２つの円周方向端部へ向かって徐々に減少するようになっている。
【００４４】
上記実施形態において、磁気ブリッジ３１６における第１の固定子鉄心ラミネーション３１０の第１の外部リング部分３１１の半径方向サイズは、位置決めスロット３１８における第１の外部リング部分３１１のサイズより小さいことに留意されたい。そのため、位置決めスロット３１８が形成されてもなお、磁気ブリッジ３１６における第１の外部リング部分３１１の磁気抵抗は、最大である。
【００４５】
第４の実施形態
図１２及び図１３を参照すると、第１の実施形態とは異なり、この実施形態において、貫通穴３１２が、各磁気ブリッジ３１６に対応する領域において第１の固定子鉄心ラミネーションの第１の内部リング部分３１５内に形成される。１つ又はそれ以上の貫通穴３１２が存在することができる。磁気ブリッジ３１６は、２つの隣接する第１の巻付け部分３１３の間の中央部分において最大磁気抵抗を有する。例えば、各磁気ブリッジ３１６が３つの貫通穴３１２を有する場合、貫通穴３１２は、モータの軸線方向に沿って延び、第１の巻付け部分３１３から遠い貫通穴３１２ほど、大きいサイズを有する。すなわち、第１の巻付け部分３１３に近い貫通穴３１２ほど、貫通穴３１２のサイズ（特に貫通穴の直径）はより小さい。第１の巻付け部分３１３から遠い貫通穴３１２ほど、貫通穴３１２のサイズ（特に貫通穴の直径）はより大きく、磁気ブリッジ３１６の磁気抵抗はより大きい。磁気ブリッジ３１６が、２つの隣接する第１の巻付け部分３１３の間の中央部分において第１の内部リング部分３１５上に配置されている場合、２つの隣接する第１の巻付け部分３１３の間の中央部分にある貫通穴３１２が最大直径を有し、磁気抵抗もまたこの位置で最大である。
【００４６】
この実施形態において、第１の固定子鉄心ラミネーションは、位置決めスロットを定めない。対応する第２の巻付け部分３２３の中心線の両側の、第２の固定子鉄心ラミネーション３２５の各磁極片３２５の部分は、第２の巻付け部分３２３の中心線に関して非対称である。図１３に示すように、磁極片３２５の内面は、回転子中心から変化する距離で離間配置される。例えば、各磁極片３２５の内面は、回転子中心から、モータの円周方向に沿って一端から他端へ徐々に増大する距離で離間配置され、その結果、磁極片３２５の内面と回転子とがそれらの間に非一様エアギャップを定めるようになっており、それにより位置決めの結果が達成される。
【００４７】
この実施形態において、回転子８０の永久磁石極８５は、回転子鉄心８３の外面に取り付けられる。各回転子永久磁石極８５の外面は円弧面であり、永久磁石極８５の外部円周方向面は、回転子の中心を中心とする円筒面上に位置する。
【００４８】
第５の実施形態
図１４を参照すると、溝３１７が、各磁気ブリッジに対応する領域において、第１の固定子鉄心ラミネーションの第１の内部リング部分３１５の外部円周方向面内に定められる。１つ又はそれ以上の溝３１７が存在することができる。磁気ブリッジは、２つの隣接する第１の巻付け部分１３の間の中間部分において最大磁気抵抗を有する。同様に、第１の固定子鉄心ラミネーションは、位置決めスロットを有さない。
【００４９】
図１５を参照すると、この実施形態において、第２の巻付け部分３２３の中心線の両側の、第２の固定子鉄心ラミネーションの磁極片３２５の部分は、異なる長さを有する。この場合、磁極片３２５の内面はまた、回転子の中心を中心とする円筒面上に位置することができる。すなわち、磁極片３２５の内面は、回転子中心から均等な距離で離間配置され、このことが、同様に、回転子の初期位置を死点から偏位させる。
【００５０】
上記実施形態の回転子及び固定子は、異なる組合せで用いることができること、すなわち、各実施形態の回転子を任意の実施形態の固定子との組合せで用いること、及び、各実施形態の固定子を任意の実施形態の回転子との組合せで用いることができることを理解されたい。
【００５１】
本考案の実施形態の単相永久磁石モータは、異なる内部構造を有する第１の固定子鉄心ラミネーションと第２の固定子鉄心ラミネーションとを積み重ねることにより形成される固定子鉄心を含む。これは、大きいスロット開口部を有する固定子鉄心ラミネーションのみを用いる従来のモータにおいて発生する振動及び雑音を低減し、そのことにより、モータのコギングトルクを低減し、モータ始動の信頼性を高めることができる。
【００５２】
本考案は、１つ又はそれ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者には、種々の修正が可能であることが理解されるであろう。したがって、本考案の範囲は、以下の請求項を参照して決定すべきものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０：単相永久磁石モータ
２０：固定子
２１：外部ハウジング
２３：エンドキャップ
２４：軸受
３０：固定子鉄心
３８：絶縁ブラケット
３９：巻線
４１：エアギャップ
５０、６０、７０、８０：回転子
５１：回転軸
５３、６３、７３：回転子鉄心
５４、６４、７４：溝
５５、６５、７５、８５：永久磁石極
５６、６６、７６：永久磁石部材
３１０：第１の固定子鉄心ラミネーション
３１１：第１の外部リング部分
３１２：貫通穴
３１３：第１の巻付け部分
３１５：第１の内部リング部分
３１７：溝
３１８：位置決めスロット
３１６：磁気ブリッジ
３２０：第２の固定子鉄心ラミネーション
３２１：第２の外部リング部
３２３：第２の巻付け部分
３２５：磁極片
３２７：スロット開口部
【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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