(57)【要約】      （修正有）【課題】コギングトルクを低減した単相モータ及びこの単相外側ロータブラシレスモータを用いる装置を提供する。【解決手段】単相外側ロータモータ１は、ステータ１０及びロータ２０を含む。ステータ１０は、巻線１５が巻き付けられたステータコアを含む。前記ステータコアは、ヨーク及び複数の歯を含み、各歯は、歯本体及び歯先端部を含む。ロータ２０は、ロータヨーク２２と、前記ステータコアの前記歯先端部に対向する複数の磁極を形成する永久磁石とを含む。前記磁極及び前記歯先端部は、両者間に間隙を形成する。前記モータが消勢されると、前記ロータは、前記永久磁石が前記ステータコアの前記歯先端部と共に作用することによって生じる漏れ磁界によって、初期位置に配置可能である。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられる巻線とを備えるステータであって、前記ステータコアは、ヨークと、前記ヨークから外方に延在する複数の歯とを備え、前記歯の各々は、歯本体と、前記歯本体の末端から周方向に延在する歯先端部とを備える、ステータと、
前記ステータコアの周囲に配設されるロータヨークと、前記ロータヨークの内面に配設されて、複数の磁極を形成する少なくとも１つの永久磁石とを備えるロータであって、前記磁極の内面は、前記歯先端部の外面に対向し、両者間に間隙が形成されていて、前記ロータが、前記ステータに対して相対的に回転することができる、ロータと、を備える単相外側ロータモータであって、
前記モータが消勢されると、前記ロータは、前記少なくとも１つの永久磁石が前記ステータコアの前記歯先端部と共に作用することによって生じる漏れ磁界によって、初期位置に配置可能であることを特徴とする単相外側ロータモータ。
【請求項２】
各２つの隣接する歯先端部の間に、スロット開口部が形成され、前記スロット開口部の周方向の幅は、前記間隙の最小の半径方向の幅の５倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項３】
前記間隙は、不均一な間隙であり、各磁極と一致する前記間隙の半径方向の幅は、前記磁極の中心部から前記磁極の周方向の両端に向かって、次第に大きくなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項４】
前記間隙の最大の半径方向の幅と最小の半径方向の幅との比は、１．５よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項５】
各磁極と一致する前記間隙の半径方向の幅は、前記ロータの半径方向に沿って延びる前記磁極の中央線に関して対称であることを特徴とする、請求項３に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項６】
前記歯先端部の前記外面は、同じ円筒面上に位置し、前記円筒面の中心軸は、前記ロータの中心軸と一致することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項７】
前記磁極の前記内面は、平坦面又は円弧面であり、極円弧係数（pole-arc coefficient）は、０．７５よりも大きいことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項８】
前記ステータは、前記ステータコアの周囲に取り付けられる絶縁ブラケットと、前記絶縁ブラケットの周りに巻き付けられる巻線とを含み、前記絶縁ブラケットは、上側ブラケット部及び下側ブラケット部を含み、前記上側ブラケット部及び前記下側ブラケット部は、前記ステータコアを、その対向する軸方向の両端から覆い、前記上側ブラケット部及び前記下側ブラケット部の各々は、前記ステータコアの前記ヨークの周囲に取り付けられるリング部と、前記歯本体の周囲に取り付けられるスリーブ部と、前記歯先端部の内面に対して抵抗する抵抗部とを含むことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項９】
前記抵抗部の軸方向端部に、屈曲板が配設され、前記歯先端部の軸方向端部の端面を少なくとも部分的に覆うことを特徴とする、請求項８に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項１０】
前記歯先端部と前記歯本体との間の少なくとも１つの連結コーナ領域に、スリットが形成されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項１１】
前記ロータは、前記磁極を形成する複数の永久磁石を含み、前記永久磁石は、プラスチックパッケージされて、全体を成すことを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項１２】
コアと、前記コアの周りに巻き付けられる巻線とを含む電機子であって、前記コアは、環状部と、前記環状部から外方に延在する複数の歯とを含み、前記歯の各々は、歯本体と、前記歯本体の末端から周方向に延在する歯先端部とを含み、各２つの隣接する歯先端部の間に、スロット開口部が形成される、電機子と、
前記電機子を取り囲むヨークであって、少なくとも１つの永久磁石が、前記ヨークの内面に配設されて、複数の磁極を形成し、前記磁極の内面は、前記歯先端部の外面に対向し、両者間に間隙が形成されている、ヨークと、を備え、
前記スロット開口部の周方向の幅は、前記間隙の最小の半径方向の幅の５倍以下であり、各磁極と一致する前記間隙の半径方向の幅は、前記磁極の中央部から周方向の両端に向かって、次第に大きくなることを特徴とする単相永久磁石モータ。
【請求項１３】
前記モータが消勢されると、前記ヨーク及び前記磁極は、前記少なくとも１つの永久磁石が前記電機子の前記歯先端部と共に作用することによって生じる漏れ磁界によって、初期位置に配置可能であり、前記初期位置は、前記モータの死点位置からそれることを特徴とする、請求項１２に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１４】
前記スロット開口部の周方向の幅は、前記間隙の最小の半径方向の幅の３倍以下であることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１５】
前記間隙の最大の半径方向の幅と最小の半径方向の幅との比は、１．５よりも大きいことを特徴とする、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１６】
各磁極と一致する前記間隙の半径方向の幅は、ロータの半径方向に沿って延びる前記磁極の中央線に関して対称であることを特徴とする、請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１７】
前記歯の前記歯先端部は、前記歯の前記歯本体の中心を通る前記モータの半径に関して対称であることを特徴とする、請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の単相永久磁石モータ。
【請求項１８】
ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられる巻線とを備えるステータであって、前記ステータコアは、ヨークと、前記ヨークから外方に延在する複数の歯とを備え、前記歯の各々は、歯本体と、前記歯本体の末端から周方向に延在する歯先端部とを備える、ステータと、
前記ステータコアの周囲に配設されるロータヨークと、前記ロータヨークの内壁面に配設されて、複数の磁極を形成する永久磁石とを備えるロータであって、前記永久磁石の内面及び前記歯先端部の外面は、互いに対向し、両者間に間隙を形成して、前記ロータが、前記ステータに対して相対的に回転することができる、ロータと、を備える単相外側ロータモータであって、
前記モータが消勢されると、前記ロータは初期位置に停止し、この初期位置では、前記ステータの前記歯先端部の中央線が、２つの隣接する磁極の中央線よりも、前記２つの隣接する磁極間の中立領域の中央線に近いことを特徴とする単相外側ロータモータ。
【請求項１９】
各２つの隣接する歯先端部の間に、スロット開口部が形成され、前記スロット開口部の周方向の幅は、前記間隙の最小の半径方向の幅の５倍以下であることを特徴とする、請求項１８に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項２０】
前記間隙は、不均一な間隙であり、各磁極と一致する前記間隙の半径方向の幅は、前記磁極の中心部から周方向の両端に向かって、次第に大きくなることを特徴とする、請求項１８又は１９に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項２１】
前記間隙の最大の半径方向の幅と最小の半径方向の幅との比は、１．５よりも大きいことを特徴とする、請求項２０に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項２２】
各磁極と一致する前記間隙の半径方向の幅は、前記ロータの半径方向に沿って延びる前記磁極の中央線に関して対称であることを特徴とする、請求項１８に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項２３】
前記歯先端部の前記外面は、同じ円筒面上に位置し、前記円筒面の中心軸は、前記ロータの中心軸と一致することを特徴とする、請求項１８乃至２２のいずれか一項に記載の単相外側ロータモータ。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の単相永久磁石モータを備える電気装置。
【請求項２５】
前記装置は、前記モータのロータによって駆動されるインペラを更に備えるレンジフード、エアコンディショナ、車両又は換気ファンであるか、又は前記ロータによって駆動される減速装置を更に備える洗濯機又は乾燥機であることを特徴とする、請求項２４に記載の電気装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0002]
本考案は、モータに関し、特に、コギングトルクが小さい単相外側ロータ永久磁石モータ及びこの単相外側ロータ永久磁石モータを用いる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0003]
単相外側ロータブラシレスモータは、通常、ステータと、ステータの周りを回転可能なロータとを含む。ステータは、ステータコアと、ステータコアから延在する複数の歯とを含む。歯には、巻線が巻き付けられている。巻線は、付勢されると、交番磁界を発生させる。ロータは、ステータを取り囲むように配設され、通常、回転軸と、回転軸に固定して取り付けられるロータヨークと、ロータヨークに固定されて、ロータの磁界を形成する複数の永久磁極とを含む。ロータの磁界とステータの交番磁界との間の相互作用によって、ロータを回転させる。ロータが死点に留まるのを回避するため、ステータコアの歯の外面は、通常、非対称構造をとる。このような構造のモータは、通常、コギングトルクが大きく、モータのスムーズな回転に影響を及ぼすので、速度リプル、振動及びノイズを発生させる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
[0004]
したがって、コギングトルクを低減した単相モータ及びこの単相外側ロータブラシレスモータを用いる装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0005]
一態様では、単相外側ロータブラシレスモータを提供するものであり、このモータは、ステータ及びロータを含む。前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられる巻線とを含む。前記ステータコアは、ヨークと、前記ヨークから半径方向外方に延在する複数の歯とを含む。前記歯の各々は、歯本体と、前記歯本体の末端から周方向に延在する歯先端部とを含む。前記ロータは、前記ステータコアの周囲に配設されるロータヨークと、前記ロータヨークの内壁面に配設されて、複数の磁極を形成する永久磁石とを含む。前記永久磁石の内面及び前記歯先端部の外面は、互いに対向し、両者間に間隙を形成して、前記ロータが、前記ステータに対して相対的に回転することができる。前記モータが消勢されると、前記ロータは、前記少なくとも１つの永久磁石が前記ステータコアの前記歯先端部と共に作用することによって生じる漏れ磁界によって、初期位置に配置可能である。
【０００５】
[0006]
各２つの隣接する歯先端部の間に、スロット開口部が形成され、前記スロット開口部の周方向の幅は、前記間隙の最小の半径方向の幅の５倍以下であることが好ましい。前記スロット開口部の周方向の幅は、前記間隙の最小の半径方向の幅の３倍以下であることがより好ましい。
【０００６】
[0007]
前記間隙は、不均一な間隙であり、各磁極に関連する前記間隙の半径方向の幅は、前記磁極の中心部から周方向の両端に向かって、次第に大きくなることが好ましい。
【０００７】
[0008]
前記間隙の最大の半径方向の幅と最小の半径方向の幅との比は、１．５よりも大きいことが好ましい。
【０００８】
[0009]
各磁極に関連する前記間隙の半径方向の幅は、前記周方向に沿う前記磁極の中心軸に関して対称であることが好ましい。
【０００９】
[0010]
前記歯先端部の前記外面は、同じ円筒面上に位置し、前記円筒面の中心軸は、前記ロータの中心軸と一致することが好ましい。
【００１０】
[0011]
前記永久磁極の前記内面は、平坦面又は円弧面であり、極円弧係数は、０．７５よりも大きいことが好ましい。
【００１１】
[0012]
前記ステータは、前記ステータコアの周囲に取り付けられる絶縁ブラケットと、前記絶縁ブラケットの周りに巻き付けられる巻線とを含むことが好ましい。前記絶縁ブラケットは、上側ブラケット部及び下側ブラケット部を含む。前記上側ブラケット部及び前記下側ブラケット部は、前記ステータコアを、その対向する軸方向の両端から覆う。前記上側ブラケット部及び前記下側ブラケット部の各々は、前記ステータコアの前記ヨークの周囲に取り付けられるリング部と、前記歯本体の周囲に取り付けられるスリーブ部と、前記歯先端部の内面に対して抵抗する抵抗部とを含む。
【００１２】
[0013]
前記抵抗部の軸方向端部に、屈曲板が配設され、前記歯先端部の軸方向端部の端面を少なくとも部分的に覆うことが好ましい。
【００１３】
[0014]
前記歯先端部と前記歯本体との間の少なくとも１つの連結コーナ領域に、スリットが形成されることが好ましい。
【００１４】
[0015]
前記ステータコアの前記歯は、別個に形成され、その後、互いに連結されて、前記ステータコアを形成することが好ましい。
【００１５】
[0016]
前記ステータコアの少なくとも１つの歯は、別個に形成され、その後、前記ヨークに連結されることが好ましい。
【００１６】
[0017]
前記ロータは、複数の永久磁石を含み、前記永久磁石は、プラスチックパッケージされて、全体を成すことが好ましい。
【００１７】
[0018]
別の態様では、単相永久磁石モータを提供するものである。このモータは、コアと、前記コアの周りに巻き付けられる巻線とを含む電機子であって、前記コアは、環状部と、前記環状部から外方に延在する複数の歯とを含み、前記歯の各々は、歯本体と、前記歯本体の末端から周方向に延在する歯先端部とを含み、各２つの隣接する歯先端部の間に、スロット開口部が形成される、電機子と、前記電機子を取り囲むヨークであって、少なくとも１つの永久磁石が、前記ヨークの内面に配設されて、複数の磁極を形成し、前記磁極の内面は、前記歯先端部の外面に対向し、両者間に間隙が形成されている、ヨークと、を備える。前記スロット開口部の周方向の幅は、前記間隙の最小の半径方向の幅の５倍以下である。各磁極に関連する前記間隙の半径方向の幅は、前記磁極の中央部から周方向の両端に向かって、次第に大きくなる。
【００１８】
[0019]
前記スロット開口部の周方向の幅は、前記間隙の最小の半径方向の幅の３倍以下であることが好ましい。
【００１９】
[0020]
前記間隙は、不均一な間隙であり、前記間隙の最大の半径方向の幅と最小の半径方向の幅との比は、１．５よりも大きいことが好ましい。
【００２０】
[0021]
各磁極に関連する前記間隙の半径方向の幅は、前記周方向に沿う前記磁極の中心軸に関して対称であることが好ましい。
【００２１】
[0022]
前記歯の前記歯先端部は、前記歯の前記歯本体の中心を通る前記モータの半径に関して対称であることが好ましい。
【００２２】
[0023]
前記ステータコアの前記歯は、別個に形成され、その後、互いに連結されて、前記ステータコアを形成することが好ましい。
【００２３】
[0024]
前記ステータコアの少なくとも１つの歯は、別個に形成され、その後、前記環状部に連結されることが好ましい。
【００２４】
[0025]
前記ロータは、複数の永久磁石を含み、前記永久磁石は、プラスチックパッケージされて、全体を成すことが好ましい。
【００２５】
[0026]
更に別の態様では、単相外側ロータモータを提供するものであり、このモータは、ステータ及びロータを含む。前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられる巻線とを含む。前記ステータコアは、ヨークと、前記ヨークから外方に延在する複数の歯とを含む。前記歯の各々は、歯本体と、前記歯本体の末端から周方向に延在する歯先端部とを含む。前記ロータは、前記ステータコアの周囲に配設されるロータヨークと、前記ロータヨークの内壁面に配設されて、複数の磁極を形成する永久磁石とを含む。前記永久磁石の内面及び前記歯先端部の外面は、互いに対向し、両者間に間隙を形成して、前記ロータが、前記ステータに対して相対的に回転することができる。前記モータが消勢されると、前記ロータは初期位置に停止し、この初期位置では、前記ステータの前記歯先端部の中央線が、２つの隣接する磁極の中央線よりも、前記２つの隣接する磁極間の中立領域の中央線に近い。
【００２６】
[0027]
更に、上記の単相外側ロータモータを用いる電気装置を提供するものである。前記電気装置は、前記モータによって駆動されるインペラ又は減速装置を含む。
【００２７】
[0028]
上記の単相モータでは、ステータコアの隣接する歯の間に、磁気ブリッジすなわち小／狭スロット開口部が形成され、ステータの歯の歯先端部の外面及び永久磁石極の内面は、両者間に間隙を形成し、スロット開口部の周方向の幅は、間隙の最小の半径方向の幅の５倍以下であり、間隙の最大の半径方向の幅と最小の半径方向の幅との比は、１．５よりも大きい。このように、ロータは、ロータの磁極によって生じる漏れ磁界によって、死点位置からそれる初期位置に配置することができ、コギングトルクを効果的に抑制することができる。
【００２８】
[0029]
以下、図面及び実施形態を参照して、本考案を更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本考案の一実施形態による単相外側ロータブラシレスモータを示す図である。
【図２】半径方向に沿った、図１の単相外側ロータブラシレスモータの断面図である。
【図３】軸方向に沿った、図１の単相外側ロータブラシレスモータの断面図である。
【図４】図２の点線の枠で囲んだ部分の拡大図である。
【図５】図１の単相外側ロータブラシレスモータのステータコアを示す図である。
【図６】図１の単相外側ロータブラシレスモータの絶縁ブラケットを示す図である。
【図７】図５のステータコア及び図６の絶縁ブラケットの組立図である。
【図８】単相外側ロータブラシレスモータが付勢されていないとき、死点位置に留まるロータを示す図である。
【図９】単相外側ロータブラシレスモータが付勢されていないとき、初期位置にあるロータを示す図である。
【図１０】本考案の第２の実施形態によるモータのステータコアを示す図である。
【図１１】本考案の第３の実施形態によるモータのステータコアを示す図である。
【図１２】本考案の別の実施形態によるモータのロータを示す図である。
【図１３】本考案の別の実施形態によるモータのロータを示す図である。
【図１４】本考案の別の実施形態によるロータを示す図である。
【図１５】本考案の別の代替実施形態によるロータを示す図である。
【図１６】本考案の別の実施形態によるモータを示す図である。
【図１７】本考案のモータを用いるファンの実施形態を示す図である。
【図１８】本考案のモータを用いる電気機械を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００３０】
[0047]
ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本考案の実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。
【００３１】
[0048]
図１、図２及び図３を参照すると、本考案の一実施形態による単相永久磁石モータは、ステータ１０と、ステータ１０を取り囲むロータ２０とを含む。単相永久磁石モータは、単相永久磁石ブラシレスモータであることが好ましい。
【００３２】
[0049]
ステータ１０は、磁気伝導性材料からなるステータコア１１と、ステータコア１１に取り付けられる絶縁ブラケット１３と、絶縁ブラケット１３の周りに巻き付けられる巻線１５とを含む。
【００３３】
[0050]
また、図２、図４及び図５を参照すると、ステータコア１１は、ステータコア１１の中心に配設される環状部１１０（すなわち、ステータヨーク）と、環状部１１０から半径方向外方に延在する複数の歯とを含む。各２つの隣接する歯の間に、巻線スロットが形成される。各歯は、歯本体１１２と、歯本体１１２の末端からステータの周方向に沿って延在する歯先端部１１４とを含む。各２つの隣接する歯先端部１１４は、両者間に、対応する巻線スロットと連通するスロット開口部１１５を形成する。各スロット開口部１１５は、周方向の幅が同じであることが好ましい。すなわち、歯先端部は、周方向に沿って均等に配置される。各歯は、歯の歯本体の中心を通るモータの半径に関して対称であることが好ましい。歯先端部は、同じ周方向の幅を有することが好ましい。代替例として、歯先端部は、異なる周方向の幅を有することができ、各歯は、歯の歯本体の中心を通るモータの半径に関して非対称でもよい。
【００３４】
[0051]
環状部１１０は、形状が概ね中空円筒体である。貫通穴１１１が、軸方向に沿って環状部１１０の中央部を貫通して形成される。図１、図２及び図３に示すように、ステータ１０は、更に、ベース１６と、ベース１６に形成される軸受ホルダ１７とを含む。ベース１６は、概ね円盤形状である。軸受ホルダ１７は、ベース１６の中央部から垂直に延在して、ステータコア１１を固定して取り付ける。具体的には、軸受ホルダ１７は、ステータコア１１の環状部１１０の貫通穴１１１に挿通される。軸受ホルダ１７には、ロータ２０の回転軸２１を回転可能に取り付けるための貫通穴が形成される。
【００３５】
[0052]
歯本体１１２は、環状部１１０の外壁面から半径方向に延在し、歯本体１１２は、環状部１１０の周方向に沿って均等に配置される。各歯本体１１２は、その半径方向の末端に形成される歯先端部１１４を有する。歯先端部１１４は、歯本体１１２の中心を通るモータの半径に関して対称構造であることが好ましい。また、図４を参照すると、歯先端部１１４の外面１１７、すなわち、環状部１１０と反対側の面は、円弧面である。歯先端部１１４の外面１１７は、回転軸２１の中心軸と一致する中心軸を有する同じ円筒面上に位置することが好ましい。歯先端部１１４の内面１１８、すなわち、環状部１１０側に面する面は、概ね平坦面である。
【００３６】
[0053]
いくつかの実施形態では、歯先端部１１４と歯本体１１２との間の連結コーナ領域に、スリット１１６が形成される。スリット１１６を設けることによって、ステータコア１１の歯先端部１１４を、歯本体１１２に対して相対的に屈曲させる工程の際、しわを防ぐ。具体的には、歯本体１１２の両側の歯先端部１１４の２つの部分／翼部は、初期状態では、半径方向外方に延在して、巻線スロット及びスロット開口部１１５の幅を拡大して、巻線１５の巻き付けを容易にすることができる。巻き付けが完了した後、工具を用いて、歯先端部１１４の２つの部分を、スリット１１６の周りで内方に曲げて、最終位置まで屈曲させる。いくつかの実施形態では、スリット１１６は、歯本体１１２と歯本体１１２の１つの側の歯先端部１１４の部分との間の連結コーナ領域にのみ、形成できることを理解されたい。
【００３７】
[0054]
図６及び図７を参照すると、絶縁ブラケット１３は、上側ブラケット部１３１及び下側ブラケット部１３３を含む。上側ブラケット部１３１及び下側ブラケット部１３３は、ステータコア１１を、その対向する軸方向の両端から覆う。
【００３８】
[0055]
上側ブラケット部１３１及び下側ブラケット部１３３は、形状及び構造が実質的に同じであり、互いに対向して配設される。上側ブラケット部１３１及び下側ブラケット部１３３の各々は、ステータコア１１の環状部１１０の周囲に取り付けられるリング部１３０と、歯本体１１２の周囲に取り付けられるスリーブ部１３２と、歯先端部１１４の内面に対して抵抗する抵抗部１３４とを含む。リング部１３０は、概ね円管形状であり、ステータコアの環状部１１０の外壁部を取り囲む。環状端部フランジ１３６が、リング部１３０の軸方向上端から内方に延在する。端部フランジ１３６は、ステータコアの環状部１１０の上端面を覆う。リング部１３０の側壁は、複数の開口部（表記せず）を形成し、これらの開口部に、スリーブ部１３２が配設される。この開口部は、歯本体１１２を貫通させることができる。また、スリーブ部１３２は、歯本体１１２の端面及び側面に対応する端面及び側面を有する。スリーブ部１３２は、歯本体１１２の端面及び２つの側面を覆う。ここで、歯本体１１２の端面とは、モータの軸方向における歯本体１１２の上面及び底面を指し、歯本体１１２の側面とは、半径方向に対して平行な２つの面を指す。上側ブラケット部１３１のスリーブ部１３２は、歯本体１１２の上面及び２つの側面を覆い、下側ブラケット部１３３のスリーブ部１３２は、歯本体１１２の底面及び２つの側面を覆うことを理解されたい。上側ブラケット部１３１及び下側ブラケット部１３３は、歯本体１１２の側面及び端面の実質的に全体を覆い、ステータコア１１を巻線１５から絶縁するようになっている。
【００３９】
[0056]
抵抗部１３４は、スリーブ部１３２の半径方向の末端を、周方向に沿って屈曲させることによって形成され、１つの対応する歯先端部１１４の内面１１８に対して抵抗する。
【００４０】
[0057]
更に、抵抗部１３４の軸方向端部に、屈曲板１３５，１３７が配設される。屈曲板１３５，１３７は、歯先端部１１４の軸方向端部の端面を少なくとも部分的に覆う。特に、屈曲板１３５は、上側ブラケット部１３１の抵抗部１３４の軸方向上端に配設され、１つの対応する歯先端部１１４の軸方向上端面を少なくとも部分的に覆い、一方、屈曲板１３７は、下側ブラケット部１３３の抵抗部１３４の軸方向下端に配設され、１つの対応する歯先端部１１４の軸方向下端面を少なくとも部分的に覆う。
【００４１】
[0058]
図１〜図３を参照すると、ロータ２０は、環状部１１０を貫通する回転軸２１と、回転軸２１と固定連結されるロータヨーク２２と、ロータヨーク２２の内壁面に配設されて、複数の永久磁極２４を形成する永久磁石２４とを含む。この実施形態では、永久磁石２４は、多数の分割磁石を含み、各磁石は、永久磁極２４を形成する。代替実施形態では、永久磁石は、図１５に示すように、一体リング磁石に形成することができる。リング磁石は、複数の部分を備え、各部は、永久磁極２４を形成する。永久磁石２４の内面２４１は、永久磁石２４の作製を簡易化できるように、平坦面であることが好ましい。しかしながら、永久磁石の内面は円弧面でもよいことを理解されたい。永久磁石２４の極円弧係数、すなわち、周方向に沿った永久磁石２４の実際の角度と、３６０度をロータ極数で除算した商との比は、０．７５よりも大きく、これにより、コギングトルク特性を向上させ、モータ効率を高めることができることが好ましい。
【００４２】
[0059]
図３を参照すると、回転軸２１は、軸受ホルダ１７の貫通穴に回転可能に配設される。例えば、回転軸２１は、軸受によって、軸受ホルダ１７に回転可能に支持される。ロータヨーク２２は、概ね筒形状であり、ステータコア１１を覆う。ロータヨーク２２は、回転軸２１と固定連結されるエンドプレート２２１と、エンドプレート２２１から延在する環状側壁２２２とを含む。エンドプレート２２１は、側壁２２２の軸方向端部とベース１６との間に形成される間隙を介して、ベース１６に対向して配設される。エンドプレート２２１には、外気がモータの内部に入って冷却するための複数の窓が形成される。モータの作動時、ロータヨーク２２及び永久磁石２４は、永久磁石２４及びステータの磁界間の相互作用を受けて、ステータに対して相対的に回転する。
【００４３】
[0060]
いくつかの実施形態では、永久磁極２４の数は、歯数と同数か又は倍数の関係にすることができる。例えば、歯数は、永久磁極数の２又は３倍である。この実施形態では、ロータ２０は、それぞれ８個の永久磁極を形成する８個の永久磁石を含み、ステータ１０は、８個のステータ歯を含み、隣接する歯の間に、合計８個の巻線スロットが形成されることにより、８極・８スロットのモータを形成する。ステータ巻線は、単相ブラシレス直流モータ駆動装置によって、単相直流電力と電気的に接続され、それが供給されることにより、単相直流ブラシレスモータを形成することが好ましい。本考案は、単相永久磁石同期モータとして用いることができ、ここで、ステータ巻線は、単相交流電源に接続されることを理解されたい。
【００４４】
[0061]
図４に示すように、永久磁極２４の内面２４１は、歯先端部１１４の外面１１７に対向し、両者間に空隙１１９が形成されている。間隙１１９の半径方向の幅は、永久磁極２４の周方向に沿って変化することにより、不均一な間隙を形成する。間隙１１９の半径方向の幅は、永久磁極２４の内面２４１の周方向の中心から周方向の両端に向かって、次第に大きくなる。このように、永久磁極２４の内面の周方向の中心点と歯先端部１１４の外面が位置する円筒面との間の半径方向の距離は、間隙１１９の最小の半径方向の幅Ｇ１であり、永久磁極２４の内面の周方向の端部点と歯先端部１１４の外面が位置する円筒面との間の半径方向の距離は、間隙１１９の最大の半径方向の幅Ｇ２である。間隙１１９の最大の半径方向の幅と最小の半径方向の幅との比は、１．５よりも大きいことが好ましく、また、２よりも大きい、すなわち、Ｇ２：Ｇ１＞２であることがより好ましい。
【００４５】
[0062]
スロット開口部１１５の幅Ｄ（通常、スロット開口部１１５の周方向の最小幅を指す）は、０以上であるが、間隙１１９の最小の半径方向の幅の５倍以下である、すなわち、０＜Ｄ≦５Ｇ１である。スロット開口部１１５の幅Ｄは、間隙１１９の最小の半径方向の幅以上であるが、間隙１１９の最小の半径方向の幅の３倍以下である、すなわち、Ｇ１≦Ｄ≦３Ｇ１であることが好ましい。代替例として、図１４に示すように、隣接する歯先端部１１４は、磁気抵抗が大きい、狭いブリッジ１１５ａによって、互いに連結することができる。
【００４６】
[0063]
また、図８及び図９を参照すると、モータが付勢されていないとき、ロータ２０の永久磁石２４は、吸引力を発生させ、ステータ１０の歯を引き付ける。図８及び図９は、異なる位置のロータ２０を示す。具体的には、図８は、死点位置のロータ２０を示す（すなわち、ロータの磁極の中心は、ステータの歯先端部の中心と一致する）。図９は、初期位置のロータ２０を示す（すなわち、モータが付勢されていない、すなわち、モータの電源を切ったときのロータの停止位置）。図８及び図９に示すように、ロータ２０が死点位置にあるとき、ステータ１０を通るロータ２０の磁極によって生じる磁界の磁束は、Φ１であり、ロータ２０が初期位置にあるとき、ステータ１０を通るロータ２０の磁極によって生じる磁界の磁束は、Φ２であり、Φ２＞Φ１であり、Φ２の通路は、Φ１の通路よりも短く、したがって、磁気回路Φ２の磁気抵抗は、Φ１の磁気抵抗よりも小さい。したがって、モータが付勢されていないとき、ロータ２０を初期位置に配置することができるので、死点位置に停止するのを回避し、ひいては、モータの付勢時に、ロータの始動の失敗を回避する。この実施形態では、モータが付勢されていない、すなわち、モータの電源を切ったとき、ロータ２０は、図９に示す初期位置に停止する。この初期位置では、ステータコアの歯先端部１１４の中央線は、好ましくは、２つの隣接するロータ磁極２４の間の中立領域の中央線と一致する。この位置は、死点位置から最も遠くそれるので、モータの付勢時に、ロータの始動の失敗を効果的に回避することができる。実際の摩擦などのその他の要因により、ステータコアの歯先端部１１４の中央線は、２つの隣接するロータ磁極２４の間の中立領域の中央線から、電気角０〜３０度などの角度だけそれる場合があるが、それでもなお、停止位置は、死点位置から遠く離れている。すなわち、モータが付勢されていないとき、ロータは初期位置に停止し、この初期位置では、ステータコアの歯先端部の中央線が、２つの隣接する磁極２４の中央線よりも、これらの２つの隣接する磁極間の中立領域の中央線に近い。
【００４７】
[0064]
本考案の上記実施形態では、ロータは、ロータ磁極２４自体がステータコア１１の歯先端部を引き付けることによって生じる漏れ磁界によって、死点位置からそれる初期位置に配置することができる。ロータ磁極２４によって生じる漏れ磁気回路は、歯本体及び巻線を通らない。このように構成された単相永久磁石ブラシレスモータのコギングトルクは、効果的に抑制することができるので、モータは、効率及び性能が向上する。実験により、上記のように構成された単相外側ロータブラシレス直流モータ（定格トルク：１Ｎｍ、定格回転速度：１０００ｒｐｍ、ステータコアの積層高さ：３０ｍｍ）のコギングトルクのピークは、８０ｍＮｍよりも小さいことがわかる。本考案のモータは、必要に応じて、両方向起動能力を備えて設計することができる。例えば、両方向回転は、ホールセンサなどの２つの位置センサ及び関連する制御装置を用いて実現することができる。一方向に起動するように設計することもでき、この場合、位置センサは１つしか必要ない。
【００４８】
[0065]
図１０は、本考案の別の実施形態によるモータのステータコア４０を示す。ステータコア４０と上記実施形態のステータコア１１との相違点は、本実施形態のステータコア４０は、互いに連結される複数の個別の歯部４１を含むことである。各歯部４１は、ヨーク部４１０と、ヨーク部４１０から半径方向外方に延在する歯本体４１２と、歯本体４１２の末端から周方向に延在する歯先端部４１４とを含む。歯部４１は、周方向に沿って配置されて、共同して、ステータコア４０を形成する。歯部４１のヨーク部４１０は、共同して、環状ヨークを形成する。ヨーク部４１０は、凸凹係合構造を介して、互いに係止することができる。この実施形態では、各ヨーク部４１０の一方の周方向の側に、突出部４１５が形成され、各ヨーク部４１０の他方の周方向の側に、凹部４１７が形成される。各ヨーク部４１０の突出部４１５は、他の隣接するヨーク部４１０の凹部４１７にスナップ嵌合され、各ヨーク部４１０の凹部４１７は、他の隣接するヨーク部４１０の突出部４１５を受け入れて、全ての歯部４１は、連結されて、全体を成す。代替例として、ヨーク部４１０は、溶接によって互いに固定される平坦な接触面を有することができる。ステータコア４０は、個別の歯部４１を互いに連結することによって形成することができるので、歯部４１を連結して全体を成す前に、巻き付けを行うことができる。したがって、歯先端部４１４の間のスロット開口部は、巻き付け工程に影響を及ぼすことなく、寸法を小さくすることができる。
【００４９】
[0066]
図１１は、本考案の別の実施形態によるステータコア５０を示す。ステータコア５０と第１の実施形態のステータコア１１との相違点は、本実施形態のステータコア５０は、ヨーク５１０と一体に形成される第１の歯５１と、別個に形成される第２の歯５２とを含むことである。第２の歯５２は、ヨーク５１０にスナップ嵌合され、第１の歯５１及び第２の歯５２は、周方向に沿って交互に配置される。第２の歯５２は、ヨーク部５１０に挿入されることが好ましい。ヨーク部５１０は、複数の挿入スロット５１１を有する。第２の歯５２の半径方向内端は、形状が挿入スロット５１１と一致する挿入部５２２を有する。挿入スロット５１１は、燕尾形状のスロットであることが好ましい。この実施形態のステータコア５０は、個別の第２の歯５２を含み、巻き付けが完了した後、第２の歯５２を、ヨーク５１０に挿入することができる。したがって、歯先端部の間のスロット開口部は、巻き付け工程に影響を及ぼすことなく、寸法を小さくすることができる。
【００５０】
[0067]
図１２及び図１３は、本考案の別の実施形態によるロータ６０を示す。ロータ６０と第１の実施形態のロータ２０との相違点は、ロータ６０は、更に、パッケージ部６５を含むことである。具体的には、ロータ６０は、ロータヨーク６２及び永久磁石６４を金型キャビティ内に配置して、プラスチックを金型キャビティ内に射出することによって、パッケージされる。
【００５１】
[0068]
図１６は、本考案の別の実施形態によるモータを示す。この実施形態では、ロータ７０は、永久磁石２６と、周方向に離間して交互に配置される磁性部材２４とを含む。永久磁石２６は、ロータの周方向に磁化される。隣接する永久磁石２６は、反対の極性を有する。磁性部材２４は、強磁性体などの硬磁性材料、又は鉄などの軟磁性材料から形成することができる。磁性部材２４は、その周方向の中心から２つの周方向の側まで、次第に小さくなる厚さを有する。磁性部材２４の最小厚さ、すなわち、その周方向の両側の厚さは、永久磁石０の厚さと実質的に同じである。ステータに対向する磁性部材２４の内周面は、ステータの外面の接線方向に対して平行に延在する平坦面である。このように、永久磁石の内周面及び磁性部材の内周面は、共同して、ロータの内面を形成し、この内面は、ロータ７０の半径方向の断面が対称多角形である。永久磁石の内面及び磁性部材の内面は、共同して、ロータ７０の多角形の内面を形成する。ステータ１０及びロータ７０は、両者間に、対称形の不均一な間隙を形成し、この間隙は、磁性部材２４の周方向の中心から２つの周方向の側まで、次第に小さくなる大きさを有し、永久磁石２６に対応する位置で、最大幅Ｇｍａｘになる。モータが消勢されると、ロータ７０は、永久磁石２６が隣接する磁性部材２４及びステータの対応する歯先端部を通ることによって生じる漏れ磁界によって、初期位置に配置可能である。
【００５２】
[0069]
本考案のモータは、特に、ファン、例えば、レンジフードファン、車両冷却ファン、換気ファン等に適している。図１７は、一実施形態によるファン２に用いられる本考案のモータ１を示す。ファン２は、更に、モータ１と連結されることにより、モータ１によって駆動されて、気流を発生するインペラ３を含む。
【００５３】
[0070]
図１８は、別の実施形態による電気装置４に用いられる本考案のモータ１を示す。電気装置４は、図１７のファン２を備えるレンジフード、車両、又はエアコンディショナにすることができる。また、電気装置４は、モータ１によって駆動される減速装置３を備える洗濯機又は乾燥機でもよい。
【００５４】
[0071]
当然、単相永久磁石モータは、コアと、コアに巻き付けられる巻線とを含む電機子と、ヨークの内面に固定される永久磁石を有するヨークとを備える単相永久磁石ブラシモータでもよい。
【００５５】
[0072]
本出願の説明及び請求項において、動詞「備える（comprise）」、「含む（include）」、「含む（contain）」及び「有する（have）」、並びにその変形形態は、説明する要素の存在を規定するために包括的な意味で使用され、追加の要素の存在を排除するものではない。
【００５６】
[0073]
本考案は、１つ以上の好ましい実施形態を参照して説明されるが、当業者であれば種々の変更が可能であるものと理解される。例えば、ロータの磁極は、上記実施形態で説明したような分割型ではなく、一体型でもよく、スロット及び極の数は、本考案の範囲から逸脱することなく、２極・２スロットからＮ極・Ｎスロットに変更することができる。したがって、本考案の範囲は、請求項を参照して決定される。
【符号の説明】
【００５７】
１  モータ
２  ファン
３  インペラ／減速装置
４  電気装置
１０  ステータ
１１  ステータコア
１３  絶縁ブラケット
１５  巻線
１６  ベース
１７  軸受ホルダ
２０  ロータ
２１  回転軸
２２  ロータヨーク
２４  永久磁極／永久磁石／磁性部材
２６  永久磁石
４０  ステータコア
４１  歯部
５０  ステータコア
５１  第１の歯
５２  第２の歯
６０  ロータ
６２  ロータヨーク
６４  永久磁石
６５  パッケージ部
７０  ロータ
１１０  環状部
１１１  貫通穴
１１２  歯本体
１１４  歯先端部
１１５  スロット開口部
１１５ａ  ブリッジ
１１６  スリット
１１７  歯先端部の外面
１１８  歯先端部の内面
１１９  空隙／間隙
１３０  リング部
１３１  上側ブラケット部
１３２  スリーブ部
１３３  下側ブラケット部
１３４  抵抗部
１３５，１３７  屈曲板
１３６  端部フランジ
２２１  エンドプレート
２２２  側壁
２４１  永久磁石（永久磁極）の内面
４１０  ヨーク部
４１２  歯本体
４１４  歯先端部
４１５  突出部
４１７  凹部
５１０  ヨーク／ヨーク部
５１１  挿入スロット
５２２  挿入部
Ｄ  スロット開口部の幅
Ｇ１  間隙の最小の半径方向の幅
Ｇ２  間隙の最大の半径方向の幅
Φ１，Φ２  磁束／磁気回路
【図４】
0003205336.tif 000003
【図５】
0003205336.tif 000004
【図６】
0003205336.tif 000005
【図７】
0003205336.tif 000006
【図８】
0003205336.tif 000007
【図９】
0003205336.tif 000008
【図１０】
0003205336.tif 000009
【図１１】
0003205336.tif 000010
【図１２】
0003205336.tif 000011
【図１３】
0003205336.tif 000012
【図１４】
0003205336.tif 000013
【図１５】
0003205336.tif 000014
【図１６】
0003205336.tif 000015
【図１７】
0003205336.tif 000016
【図１８】
0003205336.tif 000017
【図１】
0003205336.tif 000018
【図２】
0003205336.tif 000019
【図３】
0003205336.tif 000020